DE2729946A1 - Elektrographisches entwicklungsverfahren - Google Patents

Description

Elektrographisches Entwicklungsverfahren

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren, bei dem ein Einkomponenten-Trockenentwickler aus magnetisch anziehbaren und elektrisch isolierenden Tonerteilchen verwendet wird, um ein elektrisches Potentialmuster auf der Oberfläche eines Rezeptorelements zu entwickeln, wobei das elektrische Laden der Tonerteilchen durch direkte Ladungsinjektion auf die isolierenden Tonerteilchen mit einer Elektrode in einem elektrischen Feld, nicht durch induktive, triboelektrische oder andere elektrostatische Mittel erfolgt.

Bei vielen heutzutage eingesetzten elektrographischen Kopierverfahren wird ein elektrostatisches Potentialmuster oder -bild auf der Oberfläche eines geeigneten Aufnahmeelements (Rezeptors) hergestellt. In einem Verfahren zur Ausbildung eines solchen elektrischen Potentialmusters wird eine gleichmäßige Ladung auf eine photoleitfähige isolierende Oberfläche des Aufnahmeelements aufgebracht und dann selektiv abgebaut, indem man die Fläche einem zu reproduzierenden Licht-Schatten-Muster aussetzt. Nach einem weiteren Verfahren verwendet man elektrisch leitfähige Stifte, um ein bildmäßiges Muster elektrostatischer Ladung auf der Oberfläche eines Dielektrikums des Rezeptorelements herzustellen. Ob nach diesen oder anderen Verfahren erzeugt, wird das elektrische Potential im allgemeinen entwickelt, d.h. sichtbar gemacht, indem man Tonerteilchen, die man mit dem Entwickler aufträgt, mit Hilfe der von diesen elektrischen Potentialmustern erzeugten Kräfte auf dem Aufnahmeelement ablagert.

Das entwickelte Abbild kann dann fixiert oder auf eine endgül- tige Unterlage -bspw. Papier - übertragen und dort fixiert werden, um eine dauerhafte Aufzeichnung des entwickelten Potentialmusters herzustellen.

Derzeit lassen sich mehrere Verfahren verwenden, bei denen ein Entwickler mit feinverteilten trockenen Tonerteilchen eingesetzt wird, um das latente elektrische Potentialmuster zu entwickeln. Diese Verfahrensweisen lassen sich allgemein dahingehend klassifizieren, ob die Tonerteilchen auf triboelektrische, induktive oder elektrostatische Weise kontrolliert und wirksam geladen werden.

Die beiden häufigsten Entwicklungsverfahren, bei denen auf triboelektrischer Weise Tonerteilchen entwickelt werden, werden als die "Kaskadenentwicklung" und die "Magnetbürstenentwicklung" bezeichnet. Bei beiden Verfahren wird ein Zweikomponentenentwickler aus feinverteilten Isolierstoffteilchen, die allgemein als Toner bezeichnet werden, sowie im Verhältnis gröberen Teilchen einer anderen Zusammensetzung eingesetzt, die man gemeinhin als Träger bezeichnet. Bei der Magnetbürstenentwicklung sind die Trägerteilchen magnetisch anziehungsfähig. Werden die feinen Tonerteilchen in Reibberührung mit den verhältnismäßig gröberen Trägerteilchen gebracht, laden die Tonerteilchen sich triboelektrisch mit der der Trägerteilchen entgegengesetzter Polarität auf und haften damit an der Oberfläche der Trägerteilchen fest. Diese Mischung wird dann auf die bildführende Oberfläche aufgetragen, damit die triboelektrisch geladenen Tonerteilchen in denjenigen Bereichen der Oberfläche sich ablagern, wo eine Ladung entgegengesetzter Polarität überwiegt.

Die Entwicklungsverfahren mit induktiven Mitteln zum Laden der Tonerteilchen verwenden im allgemeinen einen Einkomponentenentwickler aus feinverteilten trockenen leitenden Tonerteilchen.

Ein solches Verfahren ist in der US-PS 3.909.258 beschrieben.

In diesem Fall ist der Einkomponentenentwickler aus feinverteilten elektronenleitenden Tonerteilchen auch magnetisch anziehungsfähig und wird mittels eines zylindrischen Tragelements transportiert, das sich drehen läßt und vom Aufnahmeelement beabstandet angeordnet ist. Die Tonerteilchen werden auf das Tragelement hin gleichmäßig magnetisch angezogen und über einen elektrisch leitfähigen Weg bzw. "Stromkreis" induktiv geladen, in dem sich das Tragelement und die Tonerteilchen befinden, die zwischen dem Tragelement und der das elektrische Potentialmuster tragenden Oberfläche eines Rezeptorelements eingeführt werden. Ein festes Gleichpotential oder Massepotential wird im allgemeinen an den Kreis gelegt, das gemeinsam mit dem Potentialmuster auf der Oberfläche des Rezeptorelements das elektrische Potential erzeugt, das den elektronischen Stromfluß für die induktive Aufladung der Tonerteilchen erzeugt. Die Ablagerung der Tonerteilchen erfolgt in den Bildteilen der das Potentialmuster tragenden Oberfläche des Rezeptorelements, wenn die Höhe der den Tonerteilchen aufgeprägten Ladung vorübergehend eine höhere elektrische Übertragskraft bewirkt als die auf den Tonerteilchen lastende magnetische Anziehungskraft und erstere letzterer weiterhin entgegengesetzt ist.

Entwicklungsverfahren mit elektrostatischen Mitteln, um die feinzerteilten trockenen Tonerteilchen zu laden, verwenden im allgemeinen einen Einkomponentenentwickler in Form von Tonerteilchen aus Isoliermaterial und hängen von elektrostatisch erzeugten Ionen ab, die man auf die Tonerteilchen aufsprüht, um sie zu laden. Eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens ist in der US-PS 3.553.355 offenbart. In diesem Fall wird ein Vorrat eines Einkomponentenentwicklers aus magnetisch anziehungsfähigen, elektrisch isolierenden Tonerteilchen kontinuierlich um eine Transportrolle und an einer Ladevorrichtung vorbei bewegt, in der bspw. eine Koronaanordnung elektrostatisch erzeugte Ionen auf die Tonerteilchen aufsprüht. Die Polarität der elektrostatisch erzeugten Ionen ist im allgemeinen der des zu entwickelnden elektrischen Potentialmusters entgegengesetzt, so daß die geladenen Tonerteilchen sich vorzugsweise in den entgegengesetzt geladenen Bereichen der das elektrische Potentialmuster tragenden Oberfläche absetzen. Diese Vorrichtung erfordert weiterhin das Vorliegen von Schwingungen erzeugenden Elementen zwischen der Transportrolle und der zu entwickelnden Oberfläche, die betrieblich die Tonerteilchen im Entwicklungsbereich in Schwingungen versetzen.

Während alle der obengenannten Verfahren bestimmte Vorteile in bestimmten Situationen haben, leidet jedes von ihnen an bestimmten Nachteilen, die seinen Nutzen in praktisch ausgeführten Maschinen beeinträchtigen.

Bei der herkömmlichen Kaskadenentwicklung hat der Toneranteil des Entwicklers eine bestimmte Ladungspolarität, die sich nicht umkehren läßt, ohne den Toner- und/oder den Trägeranteil des Entwicklers zu ändern. Es lassen sich also positiv und negativ entwickelte Bilder nicht ohne Schwierigkeiten herstellen. Weiterhin sind die entwickelten Bilder hohl und die durchgehend gedeckten Flächen werden nicht ausgefüllt, so daß die Entwicklung im Vergleich zum Ausgangsladungsmuster eine schlechte Wiedergabequalität erbringt. Die triboelektrischen Eigenschaften des Toners sind für den Entwicklungsvorgang zwar erforderlich, verursachen jedoch schwerwiegende Probleme. Eine ungleichmäßige Ladung des Toners verursacht eine Hintergrundschattierung, und ungleichmäßige Kräfte zwischen dem Träger und dem Toner ergeben bei unterschiedlichen Tonern unterschiedliche Schwellwerte für die Ablagerung. Da weiterhin der Toner seine Ladung für längere Zeiträume beibehält, entweicht ein Teil des Toners während des Kaskadierens aus dem Entwicklungsbereich und dringt in andere Vorrichtungsteile ein, so daß mechanische Probleme auftreten können, wie dem Fachmann bekannt. Diese Schwierigkeiten, gekoppelt mit dem an sich schon vorliegenden Problem eines Zweitkomponentenentwicklers, bei dem sich nur eine Komponente verbraucht, setzen der Brauchbarkeit dieser Verfahren Grenzen.

Die Magnetbürstenentwicklung erfordert Zweikomponentenentwickler, die die oben ausgeführten Schwierigkeiten aufwerfen. Zusätzlich werden hier die Trägerteilchen schneller verunreinigt, so daß ihre triboelektrischen Eigenschaften leiden und die Toner/Träger-Mischung regelmäßig ersetzt werden muß. Weiter- hin erfordert die triboelektrische Wechselwirkung zwischen den Tonerteilchen und der Oberfläche des Aufnahmeelements eine genaue Abstimmung der triboelektrischen Eigenschaften des Toners auf sowohl das Trägermaterial als auch das im Einzelfall eingesetzte Aufnahmematerial und erfordert daher im allgemeinen für jede Art eines Aufnahmematerials einen speziellen Entwickler.

Das in der US-PS 3.909.258 beschriebene Verfahren vermeidet viele der mit der oben erläuterten Kaskadenentwicklung zusammenhängenden Nachteile. Es treten jedoch Schwierigkeiten auf, wenn das entwickelte Bild vom Aufnahmeelement auf einen weiteren Träger, wie bspw. einfaches Papier übertragen werden soll. Eine solche Bildübertragung ist mit elektrischen oder elektrostatischen Übertragungseinrichtungen besonders schwierig zu erreichen und unter Kontrolle zu halten, da die Tonerteilchen leitfähig sind und daher einen schnellen Ladungsaustausch mit den Papieroberflächen erlauben, so daß die auf die leitenden Tonerteilchen im Sinne einer Anziehung wirkenden Übertragungskräfte sowohl im allgemeinen niedrig als auch zeitveränderlich sind.

Während die in der US-PS 3.553.355 beschriebene Vorrichtung eine Tonerteilchenablagerung hoher Dichte ermöglicht, treten hierbei Schwierigkeiten beim kontrollierten Laden der isolierenden Tonerteilchen mit einer Korona- oder ähnlichen, Ionen erzeugenden Einrichtung auf. Koronaanordnungen unterliegen bekannten Problemen wie der Verschmutzung insbesondere durch in der Luft schwebende Tonerteilchen, die eine ungleichmäßige Ionenemission entlang der Koronadrähte bewirkt und es dadurch schwierig macht, die auf den Tonerteilchen abgelagerte Ladungsmenge einzustellen. Weiterhin kann die kontinuierliche Ionenemission aus der Koronaquelle, gekoppelt mit der Wahrscheinlichkeit, daß einzelne Tonerteilchen sehr oft an der Quelle vorbeilaufen, eine zeitabhängige Änderung der Ladungsdichte pro Tonerteilchen verursachen. Diese und andere bei Koronaanordnung auftretenden Probleme begrenzen die Brauchbarkeit des Verfahrens. Wellenbildende Elemente sind im Entwicklungsbereich erforderlich, komplizieren die Mechanik und begrenzen das Ausmaß, bis zu dem der Abstand zwischen der Transportrolle und dem Photorezeptor verkleinert werden kann.

In der vorliegenden Erfindung wird weder ein Zweikomponentenentwickler noch ein Einkomponentenentwickler aus elektronisch leitenden Tonerteilchen, auf einen Einkomponentenentwickler aufgesprühte Ionen, Schwingungen erzeugende Elemente im Entwicklungsbereich bei Einkomponentenentwicklern, keine triboelektrische Einrichtung zum kontrollierbaren Laden des Toners eines Zweikomponentenentwicklers und auch keine elektrostatische Einrichtung zum steuerbaren Laden von Einkomponenten-Tonerteilchen verwendet. Weiterhin ist die vorliegende Erfindung anwendbar auf das Entwickeln elektrischer Potentialmuster im allgemeinen, und zwar unabhängig davon, ob sie durch elektrostatische Aufladung wie bei der herkömmlichen Xerographie oder auf andere, gleichwertige Weise erzeugt worden sind.

Die vorliegende Erfindung stellt eine neuartige Anordnung zum steuerbaren und wirkungsvollen Laden eines Einkomponentenent- wicklers aus magnetisch anziehungsfähigen und elektrisch isolierenden Tonerteilchen dar und ergibt damit ein Entwicklungsverfahren, das gleichzeitig die meisten der Bildentwicklungsvorteile des oben erläuterten Verfahrens mit einem Einkomponentenentwickler aus magnetisch anziehungsfähigen, elektronisch leitfähigen Tonerteilchen und der Bildübertragungsvorteile der Verfahren vereint, bei denen der Entwickler isolierende Tonerteilchen aufweist.

Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zum selektiven Auftragen von Tonerteilchen auf eine Oberfläche einer Materialschicht entsprechend der auf dieser Oberfläche vorliegenden elektrischen Potentialverteilung, indem man (1) eine Entwicklertransporteinrichtung bzw. Elektrode in geringem und verhältnismäßig gleichmäßigem Abstand gegenüber einer Oberfläche der Materialschicht anordnet, wobei die Elektrode Entwicklertransporteinrichtung mindestens einen elektrisch leitfähigen Teil aufweist, (2) eine elektrische Einrichtung zwischen der der einen Fläche gegenüberliegenden Oberfläche der Materialschicht und der Elektrode Entwicklertransporteinrichtung anordnet, um zwischen dem leitenden Teil der Elektrode Entwicklertransporteinrichtung und der einen Fläche eine in einer Richtung gerichtete elektrische Potentialdifferenz zu erzeugen, (3) eine verhältnismäßig gleichförmige magnetische Anziehungskraft in dem Bereich an der Elektrode Entwicklertransporteinrichtung erzeugt und (4) einen körperlich stetigen Pfad eines Einkomponentenentwicklers aus magnetisch anziehungsfähigen Tonerteilchen zwischen der einen Fläche und dem elektrisch leitenden

Teil vorsieht. Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man elektrisch isolierende Tonerteilchen verwendet, denen man eine schnelle turbulente Mischbewegung erteilt, um sie verhältnismäßig schnell und wiederholt in elektrische Berührung mit dem elektrisch leitenden Anteil zu bringen und eine regellose Relativbewegung und eine schnelle körperliche Bewegung zwischen den Tonerteilchen herzustellen, um auf diesen Teilchen eine elektrische Ladung einer solchen Polarität und Höhe zu erzeugen, daß diese geladenen Tonerteilchen mit einer Kraft zu der Materialschicht hin angezogen werden, die ausreichend stark ist, um die Gegenkraft zu überwinden, die von der magnetischen Anziehung ausgeübt wird, so daß der geladene Toner auf der Oberfläche der Materialschicht entsprechend der vorliegenden elektrischen Potentialverteilung sich ablagert.

Das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung basiert auf der Entdeckung, daß ein Einkomponentenentwickler aus magnetisch anziehbaren Tonerteilchen, die, während sie in einem verhältnismäßig starken elektrischen Feld sich befinden, isolierend sind, einem Toner mit einer um mehrere Größenordnungen höheren Leitfähigkeit gleichwertige Ladungstransporteigenschaften zeigen, wenn man sie in verhältnismäßig schnelle und wiederholte elektrische Berührung mit der leitenden Oberfläche eines ein solches starkes elektrisches Feld erzeugenden Elemente bringt. Diese Zunahme der Fähigkeit der isolierenden Tonerteilchen, Ladungen zu transportieren, ist messbar und befähigt die Tonerteilchen, auf elektrischem Wege die Ladungsdichte aufzunehmen, die erforderlich ist, um gleichmäßig getonte und kontrastreiche Repro- duktionen eines elektrischen Potentialmusters zu entwickeln, wie es bspw. das elektrostatische Potentialmuster auf einem photoleitfähigen Aufzeichnungsträger oder auf einem dielektrischen Träger ist, und zwar unabhängig von der Polarität des Potentialmusters selbst. Die Tonerladung bestimmt sich aus dem elektrischen Feld, dem der Toner an der leitfähigen Oberfläche des das elektrische Feld erzeugenden Elements ausgesetzt ist, und ist das direkte Ergebnis der Stärke der körperlichen Vermischung, die der Toner erfährt.

Das erforderliche schnelle turbulente körperliche Durchmischen des Toners erreicht man bspw., wenn die Tonerteilchen magnetisch zu einer Transportfläche angezogen und von dieser kontrolliert werden, die in einer kurzen und kontrollierten Entfernung von einer weiteren Oberfläche liegt, auf der das elektrische Potentialmuster sich befindet, so daß die Tonerteilchen einen körperlich stetigen Pfad zwischen den beiden Flächen bilden. Diese Transportfläche läßt sich durch eine Elektrode der Entwicklertransporteinrichtung darstellen, die auch den elektrisch leitfähigen Teil bietet, mit dem der Toner in Berührung tritt. Eine schnelle gradlinige Verschiebung der die Tonerteilchen tragenden Transportfläche ergibt ein schnelles turbulentes körperliches Durchmischen des Tonermaterials im Bereich zwischen dem leitenden Teil der Elektrode der Entwicklertransporteinrichtung und der das elektrische Potentialmuster tragenden Oberfläche.

Einige der Einzelheiten hinsichtlich des Wesens der Vorgänge, die beim Laden des Einkomponenten-Entwicklers aus isolierenden Tonerteilchen nach der Lehre der vorliegenden Erfindung sich abspielen, sind nicht vollständig bekannt, und das Wesen und der Umfang der Erfindung soll daher nicht durch irgendwelche hier ausgedrückten theoretischen Betrachtungen eingeschränkt sein. Beobachtungen und Messungen bilden jedoch die Grundlage für die folgende Erklärung, die nach derzeitiger Auffassung ein besseres Verständnis der hier vorgelegten Erfindung ermöglichen wird. Auf die Tonerteilchen wird elektrische Ladung mit vorbestimmter aufgebracht, wenn man sie wiederholt mit einer leitenden Fläche in Berührung bringt, aus der ein starkes elektrisches Feld austritt. Da die Tonerteilchen isolierend sind, ist die aufgebrachte Ladung an einen bestimmten Ort auf den Tonerteilchen gebunden, d.h. sie kann nicht schnell entweder entlang der Oberfläche oder durch die Masse der einzelnen Teilchen hindurch abfließen. In Gegenwart eines elektrischen Feldes kann jedoch eine gewissen Ladungsmenge von einem Tonerteilchen auf ein anderes übergehen, wenn die die Ladung führende Stelle eines Teilchens einen Ort auf einem anderen Tonerteilchen berührt. Es erfolgt also ein Transport und eine Verteilung von Ladungen über die Tonerteilchen in dem Bereich des starken elektrischen Feldes, die proportional dem Ausmaß der körperlichen Durchmischung sind, die die Tonerteilchen erfahren.

Die Erfindung soll unter Bezug auf die beigefügte Zeichnung ausführlich erläutert werden, in der gleiche oder funktionell gleichwertige Elemente in den verschiedenen Figuren mit dem gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet sind.

Fig. 1 ist eine schematisierte Schnittdarstellung der grundsätzlichen Elemente, die zur Durchführung des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung erforderlich sind;

Fig. 2 ist eine schematisierte Schnittdarstellung einer ersten Ausführungsform einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3 ist eine schematisierte Schnittdarstellung einer zweiten Ausführungsform einer Vorrichtung zum Durchführen eines Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung;

Fig. 4 ist eine schematisierte Schnittdarstellung einer dritten Ausführungsform einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung;

Fig. 6 ist ein Diagramm der statischen elektrischen Leitfähigkeit als Funktion der Stärke des angelegten elektrischen Feldes für verschiedene Tonerteilchen;

Fig. 7 ist ein Diagramm des dynamischen Stroms im Ruhestand als Funktion des angelegten elektrischen Gleichfeldes für drei unterschiedliche Geschwindigkeiten der Transportfläche beim Transport eines Einkomponentenentwicklers aus isolierenden, magnetisch anziehungsfähigen Tonerteilchen durch das elektrische Feld;

Fig. 8 ist ein Diagramm des dynamischen Stroms im Ruhestand als Funktion des angelegten elektrischen Gleichfeldes für drei verschiedene Geschwindigkeiten der Transportfläche beim Transportieren eines Einkomponentenentwicklers aus verhältnismäßig leitfähigen und magnetisch anziehungsfähigen Tonerteilchen durch das elektrische Feld;

Fig. 9 ist ein Diagramm des dynamischen Stroms im Ruhestand als Funktion der Geschwindigkeit der Entwicklertransportfläche für mehrere Arten Toner und mehrere angelegte elektrische Felder;

Fig. 10 ist ein Diagramm der diffusen Reflexionsdichte einer entwickelten gedeckten Fläche als Funktion der Geschwindigkeit der Entwicklertransportfläche für einen Einkomponentenentwickler aus isolierenden, magnetisch anziehbaren Tonerteilchen und für einen Einkomponentenentwickler aus verhältnismäßig leitfähigen, magnetisch anziehbaren Tonerteilchen;

Fig. 11 ist eine schematisierte Darstellung einer Vorrichtung zum Entwickeln auf einer differentiell geladenen Polyesteroberfläche;

und Fig. 12 ist eine schematisierte Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform einer Vorrichtung zum Durchführen eines Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung.

Die (nicht maßstäblich gezeichnete) Fig. 1 zeigt ein Rezeptorelement 1 mit einer Schicht 2 aus isolierendem oder photoleitfähigem Material mit einer Oberfläche 4, auf der ein zu entwickelndes Potentialmuster vorliegt. Eine Schicht 3, die in Berührung mit der Schicht 2 steht, wirkt als Unterlage für die Schicht 2 und kann aus dem gleichen Material wie diese bestehen. Die Oberfläche 5 des Elements 1, die der Oberfläche 4 gegenüberliegt, ist entweder über einen elektronisch leitenden direkten Weg zwischen der Schicht 3 und Masse oder durch eine virtuelle Masse oder durch kapazitive Kopplung zwischen der Schicht 3 und Masse auf Massepotential gelegt. Die Schicht 3 kann, muß aber nicht leitfähig sein.

Eine Elektrode bzw. Entwicklertransporteinrichtung 6 ist beanstandet von der Fläche 4 des Rezeptorelements 1 und dieser zugewandt angeordnet. Diese Einrichtung 6 weist mindestens einen Teil 8 auf, der elektrisch leitfähig ist, und kann einen Teil 7 haben, der aus entweder leitfähigem oder isolierendem Material oder einer Mischung solcher Stoffe ausgebildet ist. Der Ausdruck "elektrisch leitfähig", wie er hier für den Teil 8 gebraucht ist, soll ein Material bezeichnen, dessen elektronische Eigenschaften ausreichen, so daß an einer Grenzfläche zwischen dem Flächenteil 8 und den Tonerteilchen in Gegenwart des elektrischen Feldes nach den vorliegenden Verfahren eine erhebliche elektrische Ladungsmenge von einem Material zum anderen übergeht. Die Teile 7 und 8 können, aber müssen nicht in elektrischer oder körperlicher Berührung miteinander stehen. Zur klareren Darstellung sind in der Fig. 1 die Teile 7 und 8 als in Berührung stehend gezeigt. Elektrische Mittel sind vorgesehen, um den leitenden Teil 8 mit der Fläche 5 des Rezeptors 1 zu koppeln. Im Fall der Fig. 1 ist der elektrisch leitfähige Teil 8 der Einrichtung 6 elektrisch an eine Spannungsquelle 10 angeschlossen, deren anderer Anschluß nach Masse geht. Der Bereich zwischen der Transporteinrichtung 6 und der Fläche 4 des Rezeptorelements 1 bildet einen Entwicklungsbereich 11. Ein Einkomponentenentwickler 12 aus magnetisch anziehbarem und elektrisch isolierendem Tonerteilchen ist im Entwicklungsbereich 11 verteilt. Der Teil 7 und/oder der Teil 8 der Transporteinrichtung 6 können als mechanisches Transportlagerelement für die Tonerteilchen 12 im Bereich 11 fungieren.

Die Tonerteilchen 12 sind im Bereich 11 so verteilt, daß die einzelnen Tonerteilchen sich zu einem körperlich stetigen Pfad zwischen dem Rezeptorelement 1 und der Transporteinrichtung 6 vereinen. Ein Teil der Tonerteilchen 12 steht in elektrischer Verbindung mit der Oberfläche 13 des elektrisch leitfähigen Teils 8. Die Tonerteilchen 12 werden im Entwicklungsbereich 11 mittels einer verhältnismäßig gleichmäßigen magnetischen Kraft gehalten und kontrolliert, die von einer Quelle 15 magnetischer Anziehung ausgeübt wird. Ein verhältnismäßig turbulentes und schnelles körperliches Durchmischen der Tonerteilchen 12 im Entwicklungsbereich 11 wird ebenso wie eine Relativbewegung zwischen der Fläche 13 des leitfähigen Teils 8 der Transporteinrichtung 6 und den Tonerteilchen erzeugt, die in Berührung mit der Fläche 13 stehen. Die schnelle und turbulente Durchmischung der Tonerteilchen bewirkt einen wiederholten elektrischen Kontakt der Tonerteilchen mit der Fläche 13. Dieses Durchmischen kann bspw. durch die Bewegung aller oder irgendeines Teils der Transporteinrichtung 6 oder durch die Bewegung der Quelle 15 magnetischer Anziehung in Kombination mit der Bewegung der gesamten Transporteinrichtung 6 oder eines Teils derselben erzeugt werden.

Beim Betrieb der vorliegenden Erfindung erfolgt - vergl. Fig. 1 - das Entwickeln eines auf der Fläche 4 des Rezeptorelements 1 vorliegenden Potentialmusters auf folgende Weise. Die Größe und die Polarität des auf der Fläche 4 des Rezeptorelements 1 vorliegenden Potentialmusters sowie die Größe und die Polarität einer von der Spannungsquelle 10 gelieferten Spannung bewirken auf der Fläche 4 des Elements 1 Bildteile sowie bildlose Teile, wobei die Bildteile diejenigen Bereiche auf der Fläche 4 sind, in denen ein elektrisches Potential bezüglich des leitfähigen Teils 8 der Transporteinrichtung 6 in einer bestimmten Polarität und Größe herrscht; diese sollen mit dem Toner entwickelt werden. Die bildlosen Bereiche sind diejenigen mit einem elektrischen Potential und einer Polarität bezüglich des leitfähigen Teils 8 der Transporteinrichtung 6, die von Toner verhältnismäßig frei bleiben sollen. Das Vorliegen elektrischen Potentials auf der Fläche 4 sowie eines elektrischen Potentials, das von der Spannungsquelle 10 geliefert wird, verursacht auf die Tonerteilchen 12 im Entwicklungsbereich 11 und insbesondere auf diejenigen Tonerteilchen wirkende elektrische Felder, die in Berührung mit der Fläche 13 des leitfähigen Teils 8 der Transporteinrichtung 6 stehen. Diese elektrischen Felder bewirken, daß von der elektrischen leitfähigen Fläche 13 Ladungen auf die mit dieser in Berührung stehenden Teilchen 13 übergehen.

Die Menge und Polarität der elektrischen Ladung wird dabei von der von der Spannungsquelle 10 gelieferten Spannung, den Spannungen auf der Fläche 4, der Geometrie des Entwicklungsbereichs und dem Ausmaß der Relativbewegung zwischen der Fläche 13 und den Tonerteilchen 12 bestimmt. Das schnelle und verhältnismäßig turbulente körperliche Durchmischen, das den Tonerteilchen 12 auferlegt wird, bewirkt, daß die Teilchen 12, die in Berührung mit der Fläche 13 gestanden haben, auf die Fläche 4 hinzu transportiert werden. Zusätzlich kann die Ladung auf den Tonerteilchen auf andere Tonerteilchen auf dem körperlich stetigen

Weg durch Übergang von einem isolierenden Tonerteilchen auf ein weiteres übergehen, und dies als Ergebnis des körperlichen Durchmischens. Die elektrisch geladenen und magnetisch anziehungsfähigen Tonerteilchen, die sich an bzw. nahe der Fläche 4 befinden, werden von einer magnetischen Gegenkraft beeinflußt, deren Stärke die Quelle 15 magnetischer Anziehung bestimmt und deren Richtung eine von der Fläche 4 hinwegweisende Hauptkomponente (in Fig. 1 aufwärts) hat. Diese verhältnismäßig gleichförmige magnetische Gegenkraft wirkt der elektrischen Kraft auf den Tonerteilchen an der Fläche 4 entgegen, die durch die Menge und Polarität der elektrischen Ladung auf diesen und das auf diese Tonerteilchen wirkende elektrische Feld verursacht wird infolge der elektrischen Potentiale auf der Fläche 4 und einem von der Spannungsquelle 10 ggf. erzeugten elektrischen Potential. Die vorerwähnten Bildbereiche sind diejenigen Teile der Fläche 4, in denen die elektrische Anziehungskraft zur Fläche 4 für diese Tonerteilchen höher ist als die magnetische Gegenkraft, während die vorerwähnten bildlosen Bereiche diejenigen Teile der Fläche 4 sind, in denen die magnetische Gegenkraft größer als die elektrische Anziehungskraft ist.

Als Ergebnis des Zusammenwirkens dieser Kräfte in den Bildteilen und den bildlosen Teilen werden keine Tonerteilchen zu den bildlosen Flächenteilen hin angezogen und haften dort auch nicht, so daß sich die Tonerteilchen vorzugsweise in den Bildteilen der Fläche 4 ablagern, indem man das das elektrische Potentialmuster tragende Rezeptorelement 1 in der durch den Pfeil 17 gezeigten oder der dieser entgegengesetzten Richtung bewegt, so daß die

Tonerteilchen 12 das Potentialmuster auf dem Element 1 entwickeln.

Auf diese Weise lassen sich hochdichte kontrastreiche Bilder mit schwacher Hintergrundbildung und sehr guter Detailgüte erhalten, die sehr getreue Reproduktionen des wiederzugebenden Potentialmusters darstellen. Die entwickelten Bilder lassen sich dann entweder unmittelbar auf dem das Potentialmuster tragenden Element 1 fixieren oder auf andere Materialien nach herkömmlichen Verfahrensweisen übertragen, wie sie aus der Technik der Elektrographie und Elektrophotographie bekannt sind.

Die Fig. 2 zeigt eine erste Ausführungsform der hier offenbarten Erfindung. In der (nicht maßstabsgerecht gezeichneten) Fig. 2 weist die Quelle 15 magnetischer Anziehung eine zylindrische, magnetisch permeable Welle 20 auf, auf der eine Vielzahl axial verlaufender magnetischer Abschnitte 18 mit sektorförmigem Querschnitt gelagert sind. Vorzugsweise verwendet man eine gerade Anzahl der Abschnitte 18. Zur Erläuterung sind in der vorliegenden Ausführungsform acht Abschnitte gewählt. In der Praxis kann die Anzahl jedoch größer oder auch kleiner sein. Die Abschnitte 18 sind so magnetisiert, daß sie entlang ihrer Axialabmessung ein verhältnismäßig gleichmäßiges Magnetfeld erzeugen, und so polarisiert, daß auf der Außen- und der Innenseite unterschiedliche Pole vorliegen, wobei nebeneinanderliegende Abschnitte 18 über die Außenfläche entgegengesetzt gepolt sind, wie in Fig. 2 mit den Bezeichnungen N und S gezeigt. Die Entwicklertransporteinrichtung bzw. Elektrode 6 liegt in Form eines elektrisch leitfähigen hohlen kreiszylindrischen Mantels 16 vor, der die Quelle 15 magnetischer Anziehung umgibt und axial mit dieser verläuft. Der Mantel 16 ist relativ zur Welle 20 drehbar gelagert - bspw. durch Stirnkappen (nicht gezeigt) mit Lagern, die auf der Welle 20 sitzen und am Mantel 16 befestigt sind. Die Außenfläche 13 des Mantels 16 entspricht der elektrisch leitfähigen Fläche 13 der Entwicklertransporteinrichtung bzw. Elektrode 6 der Fig. 1.

Ein rechtwinklig prismatisches Element 19 aus isolierendem oder elektrisch leitfähigem Material bildet eine Kantenfläche 24, die über die axiale Länge des Mantels 16 läuft. Das Element 19 ist so angeordnet, daß die Fläche 24 sich in einem festen Abstand von der Außenfläche 13 des Mantels 16 parallel zur Achse des Mantels befindet. Der feste Abstand der Fläche 24 des Elements 19 zum Mantel 16 soll in folgenden als Rakelspalt ("doctor gap") bezeichnet werden. Das Element 19 dosiert den Einkomponentenentwickler aus den magnetisch anziehbaren und elektrisch isolierenden Tonerteilchen 12 und führt ihn gleichmäßig und glatt dem Mantel 16 der Transporteinrichtung 6 zu, während der Mantel 16 in der mit dem Pfeil 21 gezeigten Richtung dreht (in Fig. 2 im Gegenuhrzeigersinn). Die um den Mantel 16 herumtransportierte Menge der Tonerteilchen 12 wird durch Einstellen des Rakelspalts sowie durch die relative axiale Lage des Elements 19 bezüglich der Quelle 15 magnetischer Anziehung bestimmt. In der Praxis kann das Element 19 eine Vielzahl von Formen und Größen annehmen, um die oben erwähnten Funktionen auszuüben. Überschüssige Tonerteilchen 12 sammeln sich im Bereich 23, und eine Zufuhrvorrichtung (nicht gezeigt) ist vorgesehen, die für einen kontinuierlichen

Vorrat von Tonerteilchen 12 im Bereich 23 über dem Rakelspalt sorgt.

Wie in der Fig. 1 weist das das Potentialmuster tragende Rezeptorelement 1 die Schicht 2 aus isolierendem oder photoleitfähigem Material auf, auf deren Fläche 4 sich das zu entwickelnde Potentialmuster befindet. Weiterhin ist eine als Unterlage für die Schicht 2 dienende zweite Schicht 3 vorgesehen. In dieser Ausführungsform ist die Schicht 3 elektrisch leitfähig. Das Rezeptorelement 1 und der Mantel 16 sind so angeordnet, daß der Mantel in Axialrichtung sich in einem festen und gleichförmigen Abstand von der Fläche 4 des Elements 1 befindet. Dieser Abstand wird im folgenden als "Entwicklungsspalt" bezeichnet. Das Potentialmuster tragende Rezeptorelement 1 kann starr oder flexibel sein und kann die Außenfläche eines weiteren Elements - wie bspw. einer zylindrischen Trommel oder eines Gurts (nicht gezeigt) - darstellen. Wie in der Fig. 1 ist die Fläche 5 des das Potentialmuster tragenden Rezeptorelements 1, die der Fläche 4 gegenüberliegt, elektrisch auf Massepotential gelegt. Diese Maßnahme läßt sich auf unterschiedliche Weise vornehmen, wie zur Fig. 1 erläutert.

Der Mantel 16 für die Entwicklertransporteinrichtung bzw. Elektrode 6 ist elektrisch an eine Spannungsquelle 10 angeschlossen, die auch an Masse liegt. Die Verbindung zur Quelle 10 ist nur schematisiert gezeigt, da der Mantel 16 drehbar ist. Anordnungen, mit denen sich eine elektrische Verbindung zu einem sich drehenden Element herstellen lassen, sind bekannt.

Beim Betrieb dieser Ausführungsform nach Fig. 2 entsprechend dem Verfahren der vorliegenden Erfindung sind die magnetischen Abschnitte 18 der Quelle 15 ortsfest, wobei einer der Abschnitte 18 im allgemeinen der Fläche 4 zugewandt liegt. Der Rakelspalt und der Entwicklungsspalt sind unter Abstimmung auf die Drehgeschwindigkeit des Mantels 16 um seine Achse so gewählt, daß die Tonerteilchen im Entwicklungsbereich 11 die Fläche 4 über einen Bereich 22 berühren, der zeitlich verhältnismäßig konstant, entlang der Achse des Mantels 16 gleichförmig und so groß ist, daß sich die gewünschte Entwicklungsgeschwindigkeit und -dichte ergeben. Das verhältnismäßig turbulente und schnelle körperliche Durchmischen der Tonerteilchen 12 im Bereich 11 erfolgt mittels einer verhältnismäßig schnellen Drehung des Mantels 16 um seine Achse, wobei die Durchmischungsstärke mit der Drehgeschwindigkeit wächst.

Als Auswirkung der Drehung, bei der ein Teil der Tonerteilchen 12 wiederholt die Außenfläche 13 des elektrisch leitfähigen Mantels 16 der Entwicklungstransporteinrichtung 6 berührt, werden diese Tonerteilchen infolge eines Übergangs elektrischer Ladungen von der Fläche 13 elektrisch geladen, wie oben beschrieben. Das körperliche Durchmischen bewirkt, daß elektrische Ladung bei der Wanderung der Tonerteilchen aus der Nähe der Fläche 13 und auch durch Übergang von elektrischer Ladung unter den Teilchen selbst zur Fläche 4 gelangt. Das Potentialmuster auf dem Rezeptorelement 1 wird entwickelt, während es kontinuierlich bezüglich der Entwicklertransporteinrichtung 6 in der mit dem Pfeil 17 gezeigten oder der entgegengesetzten Richtung sich bewegt. Die Menge der abgelagerten Tonerteilchen und der Ort, wo sie sich auf der Fläche 4 ablagern, bestimmt sich aus den oben erläuterten Bedin- gungen und der Stärke und Polarität des elektrischen Potentials, das die Spannungsquelle 10 liefert, relativ zur Größe und Polarität des auf der Fläche 4 vorliegenden elektrischen Potentialmusters.

Es ist ebenfalls möglich, die Vorrichtung der Fig. 2 bei sich drehender Quelle 15 magnetischer Anziehung zu betreiben. Die Drehung der Quelle 15 muß stark genug sein, um das Auftreten von "Bändern" im entwickelten Bild zu verhindern. Diese "Bänder" erscheinen, wenn die Nord- und Südpole der magnetischen Abschnitte 18 im Bereich 22 zu langsam abwechseln. Es hat sich herausgestellt, daß eine schnelle Drehung der Quelle 15 einen besseren Fluß von Tonerteilchen durch den Entwicklungsspalt ergibt. Die Drehgeschwindigkeit des Mantels 16 kann man geringfügig senken, wenn man die Quelle 15 dreht. Die Quelle 15 kann mit gleicher oder unterschiedlicher Geschwindigkeit entweder in der gleichen Richtung wie der Mantel 16 oder diesem entgegengesetzt gedreht werden.

Auf diese Weise erhält man reproduzierbar eine ausgezeichnete und qualitativ hochwertige Entwicklung des Potentialmusters auf dem Rezeptorelement 1. Die entwickelten Bilder zeigen eine hohe Dichte, nur schwache Hintergrundbildung, eine hohe Kantenschärfe und eine gute Wiedergabe sowohl kleinster Einzelheiten als auch größerer gedeckter Flächen.

Die Fig. 3 zeigt eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Es wird das gleiche Rezeptorelement 1 benutzt, wie in der Fig. 2. Die (nicht maßstäblich gezeichnete) Fig. 3 zeigt, daß die Entwicklertransporteinrichtung bzw. Elektrode 6 aus zwei körperlich getrennten Teilen 7 und 8 besteht. Der Teil 8 weist ein rechteckiges prismatisches, elektrisch leitfähiges Element auf, das zusätzlich dazu, daß es einen elektronisch leitenden Teil der Entwicklertransporteinrichtung bzw. Elektrode 6 darstellt, die für das Element 19 in Fig. 2 beschriebenen Funktionen erfüllt.

Der Teil 8 ist elektrisch an eine Spannungsquelle 10 angeschlossen, die auch an Masse geht. Der andere Teil 7 der Entwicklertransporteinrichtung 6 weist einen elektrisch leitfähigen hohlen kreiszylindrischen Mantel 28 auf, auf dessen Außenfläche eine Schicht 29 aus elektrisch isolierendem Material angeordnet ist. In dieser Ausführungsform weist die Schicht 29 ein elektrisch isolierendes Material auf, das als mechanische Unterlage für den Transport der Tonerteilchen 12 dient. Der Mantel 28 schafft einen elektrisch leitfähigen Teil, der an eine zweite Spannungsquelle 30 angeschlossen ist, die auch an Masse geht. Der Mantel 28 und der elektrisch leitfähige Teil 8 bestimmen gemeinsam mit den Spannungsquellen 10, 30 und dem Potentialmuster auf der Fläche 4 die elektrischen Felder, die auf die Tonerteilchen 12 wirken. Ein elektrisches Feld, dem die Tonerteilchen 1 ausgesetzt sind, befindet sich zwischen dem Teil 8 und der Schicht 29. Zusätzlich befindet sich ein elektrisches Feld, das ebenfalls auf die Tonerteilchen wirkt, zwischen der Schicht 28 und der Fläche 4 und auch zwischen dem Teil 8 und der Fläche 4.

Beim Betrieb dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden die Spannungen der Spannungsquellen 10, 30 auf das Potenti- almuster auf der Fläche 4 des Elements 1 so abgestimmt, daß sich die gewünschte Dichte und Schnelligkeit der Entwicklung ergeben. Im allgemeinen bestimmen in dieser Ausführungsform die von den Quellen 10 und 30 gelieferten Spannungen die Polarität und die Menge der elektrischen Ladung, die vom Teil 8 auf die elektrisch isolierenden Tonerteilchen 12 übergehen, während die Spannung der Quelle 30 gemeinsam mit dem Potentialmuster auf der Fläche 4 die Menge der Tonerteilchen bestimmt, die sich auf den Bild- bzw. bildlosen Teilen der Fläche 4 mit der speziellen Stärke und Polarität des Potentials ablagern. In dieser Ausführungsform wird infolge des turbulenten körperlichen Durchmischens der Tonerteilchen 12 elektrische Ladung von den Tonerteilchen in den Bereich 22 auf der Fläche 4 getragen. In diesem Fall verläuft der durchgehende Weg, den die Tonerteilchen 12 bilden, vom leitenden Teil 8 zum Bereich 22 der Fläche 4.

Wie in der ersten Ausführungsform weist die in Fig. 3 gezeigte Vorrichtung eine Quelle 15 magnetischer Anziehung auf, wie sie im Zusammenhang mit der Fig. 2 beschrieben ist und die ortsfest sein oder mit der gleichen oder einer anderen Geschwindigkeit in der gleichen oder der entgegengesetzten Richtung wie der Mantel 28 gedreht werden kann.

Das Entwickeln des Potentialmusters auf der Fläche 4 des Elements 1 erfolgt, wie bei der vorigen Ausführungsform, durch Bewegen des Rezeptorelements 1 relativ zum Entwicklungsbereich 11 in der mit dem Pfeil 17 gezeigten oder der entgegengesetzten Richtung. Die Drehung des Mantels 28 erfolgt im Gegenuhrzeigersinn, wie mit dem Pfeil 21 gezeigt. Man erhält dabei hochdichte und kantenscharfe Bilder bei geringer Hintergrundbildung, die sowohl die feinen Einzelheiten als auch große gedeckte Flächen gut wiedergeben.

Die Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform, die der der Fig. 3 entspricht - mit der Ausnahme, daß die zweite Spannungsquelle 30 nicht verwendet wird und der Teil 8 vorzugsweise verhältnismäßig nahe an dem mit der Fläche 4 in Berührung stehenden Anteil der Tonerteilchen liegt. Ohne an den Mantel 28 gelegte Spannungsquelle kann dieser aus Isoliermaterial gefertigt sein, so daß die Schicht 29 erwünschtenfalls entfallen kann. Der Teil 8 schafft einen begrenzten leitfähigen Flächenbereich, der in Berührung mit den Tonerteilchen 12 steht, so daß dessen Lage wichtig für die Qualität des entwickelten Bildes wird; er erfordert einige Aufmerksamkeit hinsichtlich seiner Form, so daß ein ausreichender Teil seiner leitfähigen Oberfläche von den Tonerteilchen 12 berührt wird. Das Entwickeln erfolgt wie in den vorigen Ausführungsformen durch Bewegen des Rezeptorelements 1 relativ zum Entwicklungsbereich 11 in der mit dem Pfeil 17 gezeigten oder der entgegengesetzten Richtung.

Die Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die der der Fig. 3 entspricht - mit der Ausnahme, daß keine Schicht 29 vorliegt, so daß das elektrisch leitfähige Material des Mantels 28 einen weiteren elektrisch leitfähigen Teil der Entwicklertransporteinrichtung 6 mit dem elektrisch leitfähigen Teil 8 darstellt. In diesem Fall berühren die Toner- teilchen 12 den Teil und die Oberfläche des Mantels 28. Unter dem Einfluß der von den Quellen 10, 30 gelieferten Spannungen geht elektrische Ladung auf die Tonerteilchen 12 über, die die Oberfläche 13 und die Oberfläche des Mantels 28 berühren. In dieser speziellen Ausführungsform ist von den beiden Spannungsquellen die von der Quelle 30 belieferte für die Menge der Tonerteilchen, die sich auf dem Element 1 beim Betrieb dieser Ausführungsform der Erfindung ablagert, am wichtigsten. Das Ausmaß, zu dem die von der Quelle 10 gelieferte Spannung das Entwickeln des Potentialmusters auf der der Fläche 4 beeinflußt, ist im allgemeinen proportional der Größe der algebraischen Differenz der von den Quellen 10, 30 gelieferten Spannungen. Wie in den vorigen Ausführungsformen erfolgt das Entwickeln unter Bewegung des Elements 1 relativ zum Entwicklungsbereich 11 und in der mit dem Pfeil 17 gezeigten oder der entgegengesetzten Richtung.

In allen obigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung müssen die Spannungen, Spalte, Abstände und Drehgeschwindigkeiten so eingestellt werden, daß man reproduzierbar eine qualitativ hochwertige Entwicklung erhält.

Die in den oben erläuterten Ausführungsformen beschriebenen Verfahrensweisen waren aus Gründen der klaren Darstellung und Erläuterung notwendigerweise speziell. Für den Fachmann sind Änderungen und Modifikationen sowie Erweiterungen an den oben beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung offensichtlich.

Da das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung von der elektrischen Aufladung und dem Ladungstransport eines bzw. durch einen Einkomponentenentwickler aus elektrisch isolierenden Tonerteilchen als Ergebnis eines schnellen turbulenten körperlichen Durchmischens der Tonerteilchen im Entwicklungsbereich abhängt, wird hier auf die Fig. 6 bis 10 verwiesen, die die Funktionsprinzipien und -mechanismen in der vorliegenden Erfindung weiter erläutern und Grenzen für die Arten der Tonerteilchen darlegen sollen, für die die vorliegende Erfindung anwendbar sind.

Die Fig. 6 ist eine doppeltlogarithmische Darstellung der statischen elektrischen Leitfähigkeit in S/cm (Ordinate) als Funktion der angelegten elektrischen Gleichfeldstärke in V/cm (Abszisse) für unterschiedliche repräsentative Tonerarten. Die Messungen der statischen elektrischen Leitfähigkeit wurden nach dem in der

US-PS 3.639.245, Sp. 3, Z. 54, bis Sp. 4, Z. 47 erläuterten Verfahren durchgeführt. Jede der Kurven A bis G gilt dabei für eine bestimmte Tonerart, deren Eigenschaften in der Tabelle I zusammgefaßt sind.

Bei den Tonern A, D, E und F der Fig. 6 und der Tabelle I handelt es sich um Einkomponententoner aus magnetisch anziehbaren Tonerteilchen, die nach der Lehre der US-PS 3.639.245 behandelt wurden. Jeder weist etwa 60 Gew.-% magnetisches Eisenoxid in einer Epon-Harz-basis auf. Der Toner A, der für die Zwecke der vorliegenden Erfindung als verhältnismäßig leitfähig angesehen wird, weist 2,0 Gew.-% leitende Kohlenstoffteilchen in der Oberflächenschicht der Teilchen auf, während die Toner D, E und F, die als elektrisch isolierend betrachtet werden, in die Oberflächenschicht der Teilchen 0,60 Gew.-%, 0,00 Gew.-% bzw. 0,33 Gew.-% leitende Kohlenstoffteilchen eingebettet enthalten. Der Toner A ist eine Probe des von der Fa. Minnesota Hining and Manufacturing Company, St. Paul, Minnesota, V.St.A., für den Einsatz in deren Kopiermaschinen des Modells VOC I vertriebenen Bildpulvers vom Typ 355.

Der Toner B der Fig. 6 und der Tabelle I ist ein Einkomponentenentwickler mit magnetisch anziehbaren Tonerteilchen, der für die Zwecke der vorliegenden Erfindung für elektrisch leitfähig gehalten wird. Der Toner B wurde entsprechend der Lehre der US-PS 3.639.245 mit der Ausnahme behandelt, daß etwa 5,0 Gew.-% leitende Kohlenstoffteilchen gleichmäßig auf der Oberfläche der Tonerteilchen und auch durch das harzhaltige Volumen der Tonerteilchen dispergiert sind.

Der Toner C der Fig. 6 und der Tabelle I ist ein Einkomponentenentwickler mit magnetisch anziehbaren Tonerteilchen und wird für die Zwecke der vorliegenden Erfindung für elektrisch isolierend gehalten. Der Toner C wurde ebenfalls entsprechend der Lehre der US-PS 3.639.245 behandelt, wobei jedoch 4,0 Gew.-% leitende Kohlenstoffteilchen gleichmäßig auf der Oberfläche der Teilchen und auch in dem harzhaltigen Volumen der Tonerteilchen dispergiert sind.

Der Toner G der Fig. 6 und der Tabelle I ist die nichtmagnetische isolierende Tonerkomponente des in der Kopiermaschine Modell 3100 der Fa. Xerox Corporation verwendeten Zweikomponentenentwicklers.

Die statische elektrische Leitfähigkeit dieses Toners wird angegeben als Vergleichswert für die Grenzen der statischen elektrischen Leitfähigkeit des Einkomponentenentwicklers aus elektrisch isolierenden und magnetisch anziehbaren Tonerteilchen, auf die die vorliegende Erfindung sich richtet, obgleich dieser Vergleichstoner nicht magnetisch anziehbar und daher für das hier beschriebene Verfahren nicht geeignet ist.

Bei Verwendung des oben angegebenen Meßverfahrens für die statische Leitfähigkeit hat sich herausgestellt, daß der Einkomponentenentwickler aus magnetisch anziehbaren und elektrisch isolierenden Tonerteilchen, die für die Durchführung der vorliegenden Erfindung geeignet sind, im allgemeinen diejenigen Toner sind, die eine statische Leitfähigkeit von weniger als etwa 10[hoch -12] S/cm in einem elektrischen Feld von 10 kV/cm aufweisen. Infolge der Isoliereigenschaften und der magnetischen Anziehbarkeit sind die in Fig. 6 und der Tabelle I mit C, D, E und F bezeichneten Toner für die Verwendung in dem Verfahren nach der vorliegenden Erfindung geeignet. Diese Tonergruppe ist jedoch nur repräsentativ und umfaßt nicht alle für die vorliegende Erfindung geeigneten Toner.

Tabelle I

1. Verwandte Pigmente wie folgt: A, B, C, D, F - magnetisches Eisenoxid, o.2 0,8 [tief /] um Durchmesser

2. Alle Beispiele mit Ausnahme von G mit festem Bisphenol-A-Epoxyharz, Bezeichnung "Epon" der Fa. Shell Chemical Company. G ist vermutlich ein Polyesterharz.

3. In allen Beispielen außer G sind leitende Kohlenstoffteilchen mit etwa 30 nm Durchmesser (unter dem Elektronenmikroskop gemessen) verwendet.

4. Die Größenverteilungswerte sind jeweils der prozentuale Anteil, der größer als die angegebenen Werte ist, und zwar in [tief /] um.

Die Fig. 7 und 8 zeigen die dynamischen bzw. bewegungsabhängigen Ladungstransporteigenschaften (Ordinate) als Strom in [tief /]uA, für die Tonerteilchen B und C der Tabelle I als Funktion der angelegten elektrischen Feldstärke (x 10[hoch 4] V/cm) auf der Abszisse. Diese Messungen wurden unter Verwendung einer der in Fig. 2 gezeigten ähnlichen Entwicklungseinrichtung aufgenommen, wobei jedoch anstelle des das Potentialmuster tragenden Elements 1 der Fig. 2 ein elektrisch leitfähiges Aluminiumelement benutzt wurde, das Element 19 aus Aluminium bestand, und weiterhin der Mantel 16 und das Element 19 über einen (nicht gezeigten) Schalter an eine variable Spannungsquelle 10 gelegt waren. Ein um seine Achse im Gegenuhrzeigersinn drehender kreiszylindrischer Mantel 16 - vergl. Fig. 2 - wurde als Elektrodeneinrichtung 6 verwendet. Der Mantel 16 hatte einen Außendurchmesser von etwa 3,18 cm und eine Länge von etwa 24 cm. Die Quelle 15 magnetischer Anziehung war ortsfest und hatte einen Durchmesser von etwa 2,84 cm. Sie erzeugte eine maximale radiale magnetische Felddichte von etwa 800 G. Der Minimalabstand zwischen der Kantenfläche 24 der Klinge 19 und dem Mantel, d.h. die Breite des Rakelspalts, betrug gleichmäßig 0,03 cm, der Minimalabstand zwischen dem Mantel 16 und der Fläche 4 des Aluminiumelements 1 gleichmäßig etwa 0,051 cm. Tonerteilchen 12 befanden sich auf dem Mantel 16 derart, daß hinter der Klinge 19 ein Vorrat von überschüssigen Tonerteilchen 23 lag. Ein Tonerkontaktbereich 22 von etwa 0,6 cm Breite und 20 cm Länge ergab sich mit dieser Anordnung. Um den dynamischen stetigen Strom für einen bestimmten Toner zu messen, wurde das elektrisch leitfähige Aluminiumelement 1 ortsfest gehalten und elektrisch über einen 10-kOhm-Widerstand (nicht gezeigt) nach Masse gelegt.

Im Betrieb wurden die zu messenden Tonerteilchen auf den Mantel 16 aufgebracht und dieser im Gegenuhrzeigersinn gedreht, um der Manteloberfläche eine vorbestimmte lineare Oberflächengeschwindigkeit zu erteilen. Der Schalter wurde geschlossen, so daß der Mantel 16 und die Klinge 19 unmittelbar ein elektrisches Potential gegenüber Masse erhielten. Ein Oszilloskop wurde benutzt, um das Potential über dem 10-kOhm-Widerstand zu überwachen. Der mittlere Spannungsabfall im stetigen Zustand über dem Widerstand wurde festgestellt und dann der dynamische Strom im eingeschwungenen bzw. stetigen Zustand durch Dividieren des Spannungsabfalls durch den Widerstandswert für jeden Wert der Vorspannung und der gewählten Mantelgeschwindigkeit berechnet. Die angelegte elektrische Feldstärke wurde durch Dividieren der Vorspannung durch den minimalen Spaltabstand von 0,051 cm näherungsweise berechnet. Es stellte sich dabei heraus, daß alle Einkomponentenentwickler mit magnetisch anziehbarem Tonerteilchen einen monoton zunehmenden dynamischen Strom als Funktion der zunehmenden angelegten elektrischen Feldstärke zeigten.

Auf die obige Weise kann der dynamische Strom in eingeschwungenem Zustand als Funktion sowohl des angelegten elektrischen Feldes als auch der Manteloberflächengeschwindigkeit für jeden gewünschten Toner gemessen werden.

Die Fig. 7 ist eine halblogarithmische Darstellung des dynamischen Stroms im eingeschwungenen Zustand in [tief /]uA (Ordinate) als Funktion der angelegten elektrischen Gleichfeldstärke (x10[hoch 4] V/cm) entlang der Abszisse für drei verschiedene Manteloberflächen- geschwindigkeiten bei Verwendung des Toners C der Tabelle I. Dieser Toner wird für isolierend und für die Durchführung der vorliegenden Erfindung geeignet gehalten. Die Kurve 41 der Fig. 7 (gestrichelte Linie) stellt den bei konstanter linearer Manteloberflächengeschwindigkeit von 5 cm/sec, die Kurve 42 der Fig. 7 (gepunktete Linie) den bei einer konstanten linearen Manteloberflächengeschwindigkeit von 10 cm/s und die Kurve 43 der Fig. 7 (durchgezogene Kurve) den bei einer konstanten linearen Manteloberflächengeschwindigkeit von 50 cm/s gemessenen Strom dar. Wie in diesen Kurven gezeigt, nimmt der dynamische Strom im stetigen Zustand mindestens um das 10-fache zu, wenn man die Manteloberflächengeschwindigkeit bei einem konstanten angelegten elektrischen Feld von mehr als etwa 10 kV/cm von 5 auf 50 cm/s erhöht.

Die Fig. 8 ist eine halblogarithmische Darstellung des dynamischen Stroms in eingeschwungenem stetigen Zustand in [tief /]uA entlang der Ordinate als Funktion der angelegten elektrischen Gleichfeldstärke in 10[hoch 4] V/cm entlang der Abszisse für drei unterschiedliche Manteloberflächengeschwindigkeiten bei Benutzung des Toners B der Tabelle I. Dieser Toner wird für verhältnismäßig leitfähig und für die Durchführung der vorliegenden Erfindung nicht geeignet gehalten. Die Kurve 44 der Fig. 6 (gestrichelte Kurve) zeigt den bei konstanter linearer Manteloberflächengeschwindigkeit von 5 cm/s, die gepunktete Kurve 45 der Fig. 8 den bei einer konstanten Manteloberflächengeschwindigkeit von 10 cm/s und die durchgezogene Kurve 46 der Fig. 8 den bei einer konstanten linearen Manteloberflächengeschwindigkeit von 50 cm/s gemessenen Strom. Im Gegensatz zu den Ergebnissen in der Fig. 7 bleibt hier die Stärke des dynamischen Stroms im eingeschwungenen Zustand etwa gleich oder wird geringfügig niedriger, wenn man die Manteloberflächengeschwindigkeit von 5 auf 50 cm/s erhöht (bei einer elektrischen angelegten Gleichfeldstärke von mehr als 10 kV/cm). M.a.W.:

Die Mantelgeschwindigkeit und damit die Bewegung der Tonerteilchen haben einen verhältnismäßig geringen Einfluß auf die Ladungstransporteigenschaften dieses speziellen Toners.

Es wurde beobachtet, daß die Stärke der Ströme, die man mit den sogenannten isolierenden Tonerteilchen erhält, überraschend hoch ist, wenn die körperliche Durchmischung ausreichend stark ist, und liegt in etwa der gleichen Größenordnung wie die Ströme, die man mit den sogenannten leitfähigen Tonerteilchen erhält.

Die Fig. 9 zeigt eine halblogarithmische Darstellung des dynamischen Stroms in eingeschwungenem Zustand in [tief /]uA entlang der Ordinate als Funktion der Manteloberflächengeschwindigkeit in cm/s entlang der Abszisse für mehrere Arten Tonerteilchen und angelegte elektrische Felder. Die Kurve A der Fig. 9 gilt für Werte mit dem Toner A der Tabelle I und einer konstanten angelegten elektrischen Feldstärke von etwa 0,5 x 10[hoch 4] V/cm, die Kurve B der Fig. 9 Daten für den Toner B der Tabelle I und eine konstante angelegte elektrische Feldstärke von etwa 1,0 x 10[hoch 4] V/cm, die Kurven F und E der Fig. 9 Daten mit den Tonern F bzw. E der Tabelle I und einer konstanten angelegten elektrischen Feldstärke von etwa 1,0 x 10[hoch 4] V/cm. Die Toner A und B, die beide für verhältnismäßig leitfähig und für die Durchführung der vorliegenden Erfindung nicht geeignet gehalten werden, haben eine nur geringe oder keine Bewegungsabhängigkeit der Ladungstransporteigenschaften, während die Toner F und E, die beide für isolierend und für die Zwecke der vorliegenden Erfindung geeignet gehalten werden, eine wesentliche Bewegungsabhängigkeit der Ladungstransporteigenschaften zeigen, da der dynamische Strom im eingeschwungenen Zustand bei einer Zunahme der Manteloberflächengeschwindigkeit von 2 auf 60 cm/s um etwa zwei Größenordnungen zunimmt. Die Kurven E und F der Fig. 9 sind repräsentativ für das Verhalten von Einkomponentenentwicklern mit magnetisch anziehbaren und elektrisch isolierenden Tonerteilchen, die eine statische elektrische Leitfähigkeit von weniger als etwa 10[hoch -12] S/cm bei einer angelegten Feldstärke von etwa 10 kV/cm zeigen und für die Durchführung der vorliegenden Erfindung geeignet sind.

Die Daten der Fig. 9 zeigen einen wesentlichen, monoton wachsenden bewegungsabhängigen Ladungstransport bei Einkomponentenentwicklern mit isolierenden und magnetisch anziehbaren Tonerteilchen und zeigen weiterhin, daß die Ströme, die bei der Tonerteilchenbewegung auftreten, verhältnismäßig stark sein können, um auf den Tonerteilchen während des Entwickelns eine verhältnismäßig hohe Ladungsdichte zu erzeugen. Die Werte zeigen weiterhin die Wichtigkeit einer kontrollierten Manteldrehung, um ein schnelles turbulentes körperliches Durchmischen der Tonerteilchen zu erzeugen, das zu dem Ladungstransport führt, der wichtig ist für die Entwicklung der Potentialmuster nach der vorliegenden Erfindung.

Die Fig. 10 soll den Zusammenhang zwischen der Messung der Ladungstransporteigenschaften, d.h. des dynamischen Stroms im eingeschwungenen Zustand, und der Entwicklerleistung in der Durchführung der vorliegenden Erfindung zeigen. Die Fig. 10 stellt entlang der Ordinate die optische diffuse Reflexionsdichte einer entwickelten gedeckten Bildfläche als Funktion der Manteloberflächengeschwindigkeit in cm/s entlang der Abszisse bei Benutzung eines Einkomponentenentwicklers mit elektrisch isolierenden und magnetisch anziehbaren Tonerteilchen (Toner F der Tabelle I) und bei Benutzung eines Einkomponentenentwicklers aus verhältnismäßig leitfähigen und magnetisch anziehbaren Tonerteilchen (Toner A der Tabelle I) dar. Dielektrische Polyesterschichten einer Dicke von 2,5 x 10[hoch -3] cm wurden gleichmäßig auf ein Oberflächenpotential von etwa +2kV geladen und dann mit den beiden Arten Tonerteilchen und der Manteloberflächengeschwindigkeit als Variablen entwickelt. Die abgelagerten Tonerteilchen wurden sorgfältig auf die Polyesterflächen wärmefixiert und danach die diffuse Reflexionsdichte des entwickelten Bildes gemessen und entsprechend den jeweiligen Tonerteilchen und der linearen Manteloberflächengeschwindigkeit aufgelistet. Die Ergebnisse sind in der Tabelle II zusammengefasst, und eine Erläuterung der Art und Weise, wie diese Werte erhalten wurden, ist in den folgenden Beispielen 1 und 2 gegeben. In der Fig. 10 zeigt die mit dem Toner A erhaltene optische Reflexionsdichte im wesentlichen keine Bewegungsabhängigkeit; die Gestalt der Kurve entspricht der der Kurve A der Fig. 9. Es wird weiterhin darauf verwiesen, daß die optische Reflexionsdichte für den Toner F eine erhebliche Bewegungsabhängigkeit zeigt; die Form dieser

Kurve kommt qualitativ der der Kurve F in Fig. 9 sehr nahe. Die Daten der Fig. 10 zeigen die Tatsache, daß der elektrische Ladungstransport - nach Maßgabe des dynamischen Stroms im eingeschwungenen Zustand - proportional der Entwicklungsleistung von Einkomponentenentwicklern aus isolierenden und magnetisch anziehbaren Tonerteilchen ist, wie sie in dem hier offenbarten Verfahren verwendet werden.

Die bis hier angegebenen Daten und Ergebnisse waren notwendigerweise speziell, um die Funktionsprinzipien und den Umfang der Erfindung zu umreißen. Es wurde eine spezielle Elektrodenanordnung und Quelle der körperlichen Durchmischungswirkung verwendet und erwies sich als überraschend wirksames Mittel, um Einkomponentenentwickler aus elektrisch isolierenden und magnetisch anziehbaren Tonerteilchen zu laden, während, wenn überhaupt, nur eine geringe bewegungsabhängige Ladung bei Einkomponentenentwicklern aus elektrisch verhältnismäßig leitfähigen Tonerteilchen beobachtet wurde. Die Fähigkeit, diese isolierenden Tonerteilchen wirksam und kontrollierbar zu entwickeln, ist besonders wichtig, wenn man versucht, das entwickelte Bild mit elektrostatischen Mitteln auf einen weiteren Träger -bspw. Papier - zu übertragen. Die elektrisch isolierenden Tonerteilchen behalten ihre elektrische Ladung bei, so daß die auf diese Ladung wirkenden elektrostatischen Übertragungskräfte erheblich größer sind als im Fall der Verwendung von elektrisch verhältnismäßig leitfähigen Tonerteilchen.

Im folgenden bezeichnet der Ausdruck "dynamischer Strom im eingeschwungenen Zustand" den Strom, wie er entsprechend der vorhergehenden Beschreibung zu den Fig. 7 bis 9 gemessen wurde, oder den mit Vorrichtungen gemessenen Strom, die den in der vorhergehenden Beschreibung erläuterten entsprechen.

Das elektrische Potential tragende Element, das hier auch als Rezeptorelement bezeichnet ist, und in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, kann aus einer Vielzahl dielektrischer oder halbleitender Stoffe bestehen - einschließlich Polymerisatbogenmaterial wie Polyesterbögen, elastomeren Materialien, Glas, Epoxystoffen, dielektrischen Überzügen wie Aluminiumoxid, Siliziumoxid oder Zinkoxid, Konstruktionen mit dielektrischen Beschichtungen auf Papier und dergl. Weiterhin kann das Rezeptorelement aus einem photoleitfähigen Material entweder allein oder in einem isolierenden Bindemittel bestehen - bspw. Arsenselenid, Titandioxid, Selen, Cadmiumsulfid und organischem Photoleiter wie Poly-N-Vinylcarbazol allein oder in Kombination mit Trinitrofluorenon. Ähnlich kann das Rezeptorelement aus Verbundphotoleitern wie einer Schicht aus Poly-N-Vinylcarbazol über einer Schicht aus Polyester über einer Schicht Cadmiumsulfid in einem Bindemittel bestehen. Auf der Oberfläche des Rezeptorelements können schützende Deckschichten angeordnet sein, so lange sie das Entwickeln des latenten elektrischen Potentialmusters nicht verhindern. Im allgemeinen sollte das Rezeptorelement in der Lage sein, ein latentes elektrisches Potentialmuster mindestens so lange zu halten, daß es entwickelt werden kann. Das Rezeptorelement kann selbsttragend sein oder von einer leitenden Schicht während des Entwickelns getragen werden. Es kann in

Form eines Endlosgurts, einer Bahn, eines Bogens vorliegen oder auf eine zylindrische Trommel gebunden sein. Viele für die Durchführung der vorliegenden Erfindung geeigneten Rezeptorelemente sind dem Fachmann auf dem Gebiet der Elektrographik und Elektrophotographie vertraut.

Die für die Durchführung der vorliegenden Erfindung geeigneten Entwickler sind allgemein als Einkomponentenentwickler aus magnetisch anziehbaren und elektronisch isolierenden Tonerteilchen mit einer statischen elektrischen Leitfähigkeit - entsprechend dem in Sp. 3, Z. 54, bis Sp. 4, Z. 47 der US-PS 3.639.245 beschriebenen Verfahren gemessen - von im allgemeinen weniger als 10[hoch -11] S/cm und vorzugsweise weniger als 10[hoch -12] S/cm in einem elektrischen Feld von etwa 10 kV/cm beschrieben. Derartige Tonerteilchen lassen sich auch mit der oben beschriebenen Messung des dynamischen Stroms für den eingeschwungenen Zustand kennzeichnen. Um für die Durchführung der vorliegenden Erfindung geeignet zu sein, sollten die Tonerteilchen eine Zunahme des dynamischen Stroms im eingeschwungenen Zustand im allgemeinen einen Faktor von 5 und vorzugsweise einen Faktor von 10 oder mehr bei einer Änderung der linearen Oberflächengeschwindigkeit von 5 auf 50 cm/s zeigen, wenn das elektrische Feld in der oben beschriebenen Vorrichtung zur Messung des dynamischen Stroms im eingeschwungenen Zustand eine Stärke von etwa 10 kV/cm hat.

Geeignete Tonerteilchen sind im allgemeinen Teilchen aus thermoplastischem Material, auf oder in denen ein feinverteiltes magnetisch anziehbares Material wie Magnetit dispergiert ist.

Geeignete thermoplastische Werkstoffe sind Bisphenol-A-Epoxyharze wie bspw. das Epon-Harz (Fa. Shell Chemical Company), Polystyrole, Polyäthylene, Polyamide, Polyester und dergl.

Die Tonerteilchen können wärme- oder durchschmelzbar und in der Gestalt kugelförmig sein. Der größte Durchmesser der Tonerteilchen kann von etwa 0,5

[tief /]um bis etwa 100 [tief /]um reichen und beträgt vorzugsweise etwa 2 bis etwa 35 [tief /]um. Die Größenverteilung kann breit oder schmal - abhängig von der für das entwickelte Bild erforderlichen Tönung - sein. Lokalisierte Ladungsaufnahmestellen auf den Tonerteilchen können den Wirkungsgrad der Ladungsübertragung verbessern und lassen sich in Form von kleinen leitfähigen Teilchen - bspw. leitfähigem Kohlenstoff - darstellen, die auf der Oberfläche der Tonerteilchen fixiert sind. Diese kleinen leitfähigen Teilchen können auch in der Masse des Verbundtoners dispergiert sein, ohne die statische Leitfähigkeit der Teilchen zu beeinträchtigen. Das Anordnen der Ladungsaufnahmestellen auf der Oberfläche der Tonerteilchen kann betrieblich den Wirkungsgrad des Ladungsübergangs dieser Tonerteilchen verbessern und eine höhere Ladungsdichte auf den Tonerteilchen während des Entwickelns bewirken. Dieses Verhalten ist bspw. aus den Kurven für die Toner E und F in der Fig. 6 und 9 erkennbar. Der Toner E weist keine Kohlenstoffteilchen auf, die Ladungsaufnahmestellen bilden könnten, während der Toner F 0,33 Gew.-% leitende Kohlenstoffteilchen in der Oberflächenschicht eingebettet enthält. Während in Fig. 6 der Toner E eine höhere statische Leitfähigkeit als der Toner F hat, zeigt die Fig. 9, daß die Zugabe der Ladungsaufnahmestellen zum Toner F diesem einen höheren bewegungsabhängigen elektrischen Strom erlaubt.

Ein Einkomponentenentwickler aus elektrisch isolierenden und magnetisch anziehbaren Tonerteilchen für die Verwendung in der vorliegenden Erfindung läßt sich nach der Lehre und den Angaben in der US-PS 3.639.245 herstellen mit der Ausnahme, daß auf der Oberfläche der Tonerteilchen nur gerade genug feine leitende Teilchen vorliegen, daß die statische Leitfähigkeit bei einer Feldstärke von etwa 10 kV/cm unter etwa 10[hoch -12] S/cm liegt.

Bei der Durchführung der vorliegenden Erfindung unterliegen die Tonerteilchen im Entwicklungsbereich vorzugsweise einer magnetischen Anziehungskraft von etwa 10[hoch -5] dyn oder mehr. Andere geeignete Quellen magnetischer Anziehung als die oben beschriebenen lassen sich verwenden und können dann auch andere Formen annehmen und Größen aufweisen; desgl. kann es sich um Elektromagneten handeln.

Beispiele für geeignete Werkstoffe für den elektrisch leitenden Teil 8 der Entwicklertransporteinrichtung bzw. Elektrode 6 sind Metalle wie Aluminium, Kupfer, Gold, Silber, nichtmagnetischer Stahl, Messing und dergl. Weiterhin sind elektrisch leitfähige nichtmetallische Werkstoffe geeignet, wie bspw. leitende Gummis, leitende Polymerisate und leitender Kohlenstoff. Der spezifische Widerstand dieser leitenden Teile sollte weniger als etwa 10[hoch 5] Ohm.cm und vorzugsweise weniger als 10[hoch 2] Ohm.cm betragen.

Der leitende Teil 8 der Entwicklertransporteinrichtung 6 kann in einer Vielzahl von Formen und Größen - bspw. als kreiszylindrischer

Mantel, als Gurt, Platte, Klinge und dergl. - ausgeführt und in einer Vielzahl von Oberflächenausführungen vorgesehen werden - bspw. poliert, sandgestrahlt, geriffelt. Weiterhin kann die Oberfläche eine Vielzahl stiftartiger Vorsprünge enthalten und auch aus körperlich getrennten Bereichen aus abwechselnd elektrisch leitfähigem und elektrisch isolierendem Material bestehen.

Wo ein Teil 7 der Elektrode 6 vorliegt, kann dieser als mechanisches Auflager für die Entwicklerteilchen dienen und in diesem Fall aus elektrisch isolierendem oder elektrisch leitfähigem Material oder beidem bestehen. Geeignete Materialien für die elektrisch isolierenden Teile 7, sofern vorhanden, sind eine Vielzahl von Kunststoffen, feste Phenolmaterialien, Polymerisate wie Polyester, Nylon, Teflon und dergl.

Wie oben erläutert, gibt es mindestens zwei wesentliche Faktoren, die den elektrischen Ladungstransport und damit die Geschwindigkeit der Ladungsansammlung durch die in der vorliegenden Erfindung verwendeten Tonerteilchen beeinflussen. Der eine ist das körperliche Durchmischen, das die Tonerteilchen im Entwicklungsbereich erfahren; der andere ist die Stärke des elektrischen Feldes, dem die Tonerteilchen im Entwicklungsbereich ausgesetzt sind. Im allgemeinen erhält man eine Verstärkung des Ladungstransports, wenn man entweder die Geschwindigkeit bzw. das Ausmaß der Tonerbewegung oder, wenn die Tonerteilchen sich infolge des körperlichen Durchmischens in einer schnellen verhältnismäßig turbulenten Bewegung befinden, die Stärke des elektrischen Feldes erhöht.

Eine Methode, eine schnelle turbulente Bewegung der Tonerteilchen zu erreichen, ist, denjenigen Teil der Entwicklertransporteinrichtung bzw. Elektrode, den man zum Transport der Tonerteilchen verwendet, schnell körperlich zu verschieben. Nach einem anderen Verfahren werden sowohl der den Toner transportierende Teil der Entwicklertransporteinrichtung als auch das die magnetische Kraft erzeugende Element körperlich schnell versetzt. Handelt es sich bei der Entwicklertransporteinrichtung um einen Mantel und wird nur der Mantel gedreht, sollte dessen lineare Flächengeschwindigkeit mindestens 10 cm/s und vorzugsweise mindestens 20 cm/s betragen. Wie erwähnt, kann man, wenn die Entwicklertransporteinrichtung ein Mantel und das die magnetische Kraft erzeugende Element ein ebenfalls gedrehter Zylinderkörper sind, die lineare Flächengeschwindigkeit etwas kleiner halten; das Ergebnis ist dann etwa gleich. Wenn man das die magnetische Kraft erzeugende Element dreht, muß man es schnell genug drehen, um etwaige Dichteschwankungen im entwickelten Bild, die durch die zeitlich veränderliche Kraft im Entwicklungsbereich erzeugt werden, zu verhindern. Bei einer festen Drehgeschwindigkeit der Entwicklertransporteinrichtung und/oder des die magnetische Kraft erzeugenden Elements ist eine verstärkte Ablagerung von Tonerteilchen möglich, wenn man entweder eine oder mehrere gleiche Entwicklungsvorrichtungen hinzufügt oder in einer einzelnen Entwicklungsvorrichtung für mehrere Entwicklungsdurchläufe sorgt.

Ein weiteres Verfahren, die Bildentwicklung durch Verstärken des elektrischen Ladungstransports auf und durch die Tonerteilchen zu verbessern, ist, die elektrische Feldstärke im Entwicklungs- bereich zu erhöhen, so daß sich der Ladungsübergang vom leitenden Teil der Entwicklertransporteinrichtung bzw. Elektrode auf die Tonerteilchen und zwischen den Tonerteilchen verstärkt. Dies läßt sich erreichen, indem man die in einer gegebenen Ausführungsform vorliegenden Quellen elektrischen Potentials entsprechend einstellt, so daß der Potentialunterschied zwischen der Elektrodeneinrichtung und den Bildbereichen der Fläche 4 des das Potentialmuster tragenden Elements 1 sich vergrößert. Wo zwei Quellen elektrischen Potentials vorhanden sind, wie bspw. in der in Fig. 3 gezeigten zweiten Ausführungsform, bei der der Teil 29 isolierend und die Teile 8 und 28 leitfähig aufgebaut sind, bestimmt sich die Stärke der elektrischen Ladung auf den Tonerteilchen aus der Potentialdifferenz zwischen den beiden Spannungsquellen 10, 30; sie ist im allgemeinen höher als etwa 100 V und vorzugsweise höher als etwa 200 V.

Ein weiteres Verfahren, um den elektrischen Ladungsübergang auf die und zwischen den Tonerteilchen zu verstärken, ist die Erhöhung der elektrischen Feldstärke im Entwicklungsbereich, indem man den Abstand zwischen der Fläche 13 der Elektrodeneinrichtung 6 und der Fläche 4 des das Potential tragenden Elements 1 verkleinert. Dieser Abstand sollte klein genug sein, um einen ausreichenden Ladungsübergang zu bewirken, aber auch groß genug, um unkontrollierte Überschläge im Entwicklungsbereich zu verhindern. Diese Betrachtungen richten sich im allgemeinen nach der im Einzelfall vorliegenden Geometrie der Anordnung und den elektrischen Eigenschaften der dabei eingesetzten Materialien. In der oben zur Fig. 2 erläuterten ersten Ausführungsform sollte der Abstand zwischen 25 [tief /]um und 5 mm und vorzugsweise zwischen 50 [tief /]um und 1 mm liegen. In allen Fällen sollte der Abstand mindestens größer als der maximale Tonerteilchendurchmesser sein und vorzugsweise das Fünffache dieses Werts betragen.

Im allgemeinen sollten in einer gegebenen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Quellen elektrischen Potentials und die oben erwähnten Abstände zwischen der Fläche 13 der Elektrodeneinrichtung 6 und der Fläche 4 des das Potentialmuster tragenden Elements 1 sehr sorgfältig gewählt und beibehalten werden, um die optimale Entwicklungsqualität zu erreichen. Insbesondere sollte der oben erwähnte Abstand über die gesamte Abmessung des Entwicklungsbereichs mit einer Genauigkeit von im allgemeinen 25% und vorzugsweise weniger als 10% konstant sein und gleichmäßig gehalten werden.

In der Durchführung der vorliegenden Erfindung hat sich herausgestellt, daß das Ausmaß, in dem sich größere gedeckte Flächen des elektrischen Potentialmusters mit Tonerteilchen füllen, kontrollierbar ist und von einer Entwicklung mit ausgeprägtem Kanteneffekt, bei der die gedeckten Bereiche nicht vollständig ausgefüllt werden, bis zur Entwicklung mit hoher Wiedergabetreue reicht, bei der die gedeckten Bereiche vollständig und reproduzierbar wiedergegeben werden. Die Wahl des Entwicklungsspalts spielt eine wesentliche Rolle bei der Bestimmung des Deckungsgrads derartiger Flächenteile. Im allgemeinen bewirken schmalere Entwicklungsspalte ein stärkeres Entwickeln gedeckter Flächen.

Es hat sich bei der vorliegenden Erfindung weiterhin herausgestellt, daß es unerwünscht und in der Tat durchaus schädlich für die Qualität des entwickelten Bildes ist, wenn der Entwicklertransportteil der Entwicklertransporteinrichtung bzw. Elektrode in der Lage ist, quer zur Bewegungsrichtung des das Potentialmuster tragenden Elements sich in einer Richtung zu verschieben oder zu schwingen, so daß der Entwicklungsspalt sich während des Zeitraums, in dem die Entwicklung stattfindet, wesentlich ändert. Eine solche Bewegung muß daher so gering wie möglich gehalten oder eliminiert werden.

Da die in dem Verfahren nach der vorliegenden Erfindung eingesetzten Tonerteilchen isolierend sind, kann man davon ausgehen, daß sie eine gewisse Ladung bereits durch Reibung aufnehmen, wenn sie sich auf einem ungleichen Material wie bspw. der Oberfläche des das Potentialmuster tragenden Elements reiben. Die Stärke und die Polarität dieser triboelektrisch aufgenommenen Ladung hängt von den ungleichen Materialien, um die es dabei geht, und der Stärke der gegenseitigen Reibung ab. Diese triboelektrische Wirkung kann nachteilig sein, aber dem Verfahren auch nützen, und zwar abhängig von der Polarität, mit der der Toner geladen werden soll. Ist bspw. zum Entwickeln eine negative Ladung auf den Tonerteilchen erforderlich, wäre eine triboelektrische Wechselwirkung unerwünscht, bei der die Tonerteilchen eine positive Ladung aufnehmen. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung den isolierenden Tonerteilchen erlaubt, eine so hohe Ladungsdichte jeder Polarität anzunehmen, daß die Stärke einer etwa triboelektrisch aufge- nommenen Ladung zur Gesamtladung auf den Teilchen nur geringfügig beiträgt und damit das kontrollierte Entwickeln zu kontrastreichen Bildern nicht nachteilig beeinflussen kann.

Mit dem Verfahren nach der vorliegenden Erfindung lassen sich hohe Entwicklungsgeschwindigkeiten erreichen, wobei das Rezeptorelement in einer Einfachentwicklungsvorrichtung mit - größenordnungsmäßig -100 cm/s und in Mehrfachentwicklungseinrichtungen noch schneller läuft. Weiterhin ist es möglich, mit dem Verfahren Bilder mit Geschwindigkeiten bis hinunter zu 5 cm/s und auch weniger zu entwickeln. In der in der Fig. 2 gezeigten Vorrichtung kann die Bereite des Kontaktbereichs 22 zwischen den Tonerteilchen und dem das Potentialmuster tragenden Elements bei einer Verfahrensgeschwindigkeit von 100 cm/s typischerweise etwa 10 mm betragen, wobei die Verfahrensgeschwindigkeit die Bewegungsgeschwindigkeit des Rezeptorelements 1 in der Richtung 17 ist. Die Verweilzeit eines Flächenteils der Fläche 4 in den Tonerteilchen beträgt in diesem Fall etwa 10 ms. Diese Dauer ist für das Entwickeln mit elektrisch isolierenden Tonerteilchen im Vergleich zu herkömmlichen Verfahrensweisen bei Benutzung derselben überraschend gering. Ein wesentlicher Vorteil des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung ist daher der sehr hohe Wirkungsgrad sowohl des Aufladens der Tonerteilchen als auch ihrer Ablagerung auf dem Rezeptorelement.

Wie oben erwähnt, bestimmt sich die Stärke und die Polarität der elektrischen Ladung, die bei diesem Verfahren die Tonerteilchen aufnehmen, u.a. aus den Werten des von den Spannungsquellen gelieferten elektrischen Potentials, während in vielen herkömmlichen Entwicklungsverfahren die Polung der Ladung und in einigen Fällen auch die Stärke sich vorwiegend aus dem triboelektrischen Verhalten der abzulagernden Teilchen bezüglich den verschiedenen anderen anwesenden Materialien ableitet. Es hat sich herausgestellt, daß bei der Durchführung der vorliegenden Erfindung eine sowohl negative als auch positive Entwicklung des gleichen elektrischen Potentialmusters mit den gleichen Tonerteilchen möglich ist, wenn man den Wert und/oder die Polung der elektrischen Potentialquelle ändert. Bspw. bei der Anordnung der Fig. 2 erhält man, wenn die Bildteile ein verhältnismäßig hohes positives Potential und die bildlosen Teile ein Potential von etwa Null (Masse) führen und die von der Quelle 10 gelieferte Spannung etwa dem Massepotential entspricht, eine wesentliche Ablagerung von Tonerteilchen in den Bildteilen und eine nur sehr geringe Teilchenablagerung in den bildlosen Teilen. Wenn jedoch größen- und polaritätsmäßig die Spannungsquelle 10 ein elektrisches Potential erzeugt, das nahe dem verhältnismäßig hohen elektrischen Potential der Bildteile liegt, erhält man eine Negativentwicklung, bei der sich eine wesentliche Menge der Tonerteilchen in den bildlosen Teilen (Potential etwa null) und eine nur sehr geringe Menge der Teilchen in den Bildteilen (verhältnismäßig hohes Potential) ablagert.

Das entwickelte Bild kann auf dem Rezeptorelement unmittelbar fixiert oder auf ein weiteres Substrat übertragen und dort fixiert oder auch noch weiter übertragen werden. Das Fixieren der Tonerteilchen auf einem Substrat erfolgt nach herkömmlichen

Verfahrensweisen wie bspw. unter Anwendung von Druck, Wärme oder beiden, unter Verwendung von chemischen Klebern oder durch Aufbringen einer Folie auf die Oberfläche des entwickelten Bildes.

Typische Anwendungen des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung finden sich bspw. in der Reprographie und der Kopiertechnik - wie bspw. die Bildentwicklung in Kopiermaschinen, Hochgeschwindigkeitsvervielfältigern, Mikrofilmkopiermaschinen und dergl. Ein weiteres Einsatzgebiet ist die Technik der elektrographischen Bildspeicherung und insbesondere das Entwickeln von Potentialmustern, die mit Hilfe eines oder mehrerer Stifte auf ein dielektrisches Substrat aufgetragen wurde, wie sie als Drucker für Rechenanlagen, Plotter und Faksimilemaschinen verwendet werden. Im allgemeinen ist ein sehr wirkungsvoller Einsatz des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung möglich, wenn Patente Bilder in Form von elektrischen Potentialmustern körperlich sichtbar gemacht bzw. entwickelt werden sollen.

Die folgenden Beispiele, die die Erfindung nicht begrenzen sollen, erläutern weiterhin einige der Prinzipien und Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.

Beispiel 1

Dieses Beispiel erläutert die Stärke und Polarität der elektrischen Ladung, die Einkomponentenentwickler aus isolierenden und magnetisch anziehbaren Tonerteilchen, wie sie für die vorliegende Erfindung einsetzbar sind, entsprechend den im Entwicklungsbereich vorliegenden elektrischen Feldstärken aufnehmen.

Hierzu wurde eine Einzelentwicklungsvorrichtung verwendet und Einkomponentenentwickler aus isolierenden und magnetisch anziehbaren Tonerteilchen gleichzeitig auf einen verhältnismäßig stark positiv geladenen Teil einer Fläche und auf einen verhältnismäßig stark negativ geladenen Teil einer Fläche aufgebracht, während ein ungeladener Teil der Fläche von Tonerteilchen freigehalten wurde.

Die Fig. 11 zeigt die eingesetzte Vorrichtung und das entwickelte Muster. Ein Bogen aus 25 [tief /]um dicker Polyesterfolie (220 x 400 mm) der Fa. E.I. du Pont de Nemours & Comp. mit der Handelsbezeichnung MYLAR wurde auf einer Seite mit einer dünnen elektrisch leitenden Aluminiumschicht 48 mit einem Außendurchmesser von 203 mm aufgewickelt, wobei die mit Aluminium beschichtete Seite der Folie auf der Trommel auflag. Die Folie wurde mit Band festgelegt und die Aluminiumtrommel dann elektrisch geerdet. Die Folie 47 und die Trommel 48 stellten einen Aufbau dar, wie er dem Rezeptorelement 1 entspricht, das im Zusammenhang mit der Fig. 1 - 5 beschrieben wurde. Ein abgeschirmtes Corotron 49 und ein Scorotron 50 mit Schirmsteuerdrähten 51 wurden über der Aluminiumtrommel so angeordnet, daß jede einen Bereich von etwa einem Drittel der Polyesterfläche gleichmäßig laden konnte.

Bei im Gegenuhrzeigersinn drehender Trommel (vergl. den Pfeil 17) mit einer linearen Flächengeschwindigkeit von 20,3 cm/s wurde das Corotron 49 so eingestellt, daß sich auf dem Teil 52 der Polyesterfläche, die unter dem Corotron hindurchlief, eine elektrische Ladung entsprechend etwa +2000 V ergab, während das Scorotron 50 so eingestellt wurde, daß eine Ladung entsprechend etwa -2000 V auf den unter dem Scorotron hindurchlaufenden Teil 53 der Polyesteroberfläche aufgebracht wurde. Auf der zwischen den Koronavorrichtungen liegenden Polyesterfläche ließ sich keine Ladung nachweisen; die Spannung in diesem Teil beträgt also null Volt. Nach dem Durchlaufen der Koronavorrichtungen läuft die potentialtragende Polyesterfläche nun an der Entwicklertransportvorrichtung bzw. Elektrode 6 vorbei, die die Form der entsprechenden Einrichtung 6 in der Fig. 2 hat.

Der Mantel 16 der Entwicklertransporteinrichtung 6 bestand aus rostfreiem Stahl und hat einen Außendurchmesser von etwa 31,8 mm und eine Länge von etwa 240 mm. Die magnetische Quelle 15 war ortsfest und so angeordnet, wie im Zusammenhang mit der Vorrichtung der Fig. 2 beschrieben. Der Durchmesser der magnetischen Quelle 15 betrug etwa 28,4 mm und sie erzeugte eine maximale radiale magnetische Felddichte von etwa 700 G. Um Tonerteilchen gleichmäßig und dosiert auf den Mantel 16 aufzubringen, war das Element 19 - in der Form einer rechteckigen Aluminiumklinge - in der gezeigten Lage angebracht. Der Minimalabstand zwischen der Kante der Klinge 19 und dem Mantel 16, d.h. die Breite des Rakelspalts, betrug gleichmäßig 0,3 mm. Der Minimalabstand zwischen dem Mantel 16 und der Oberfläche der Polyesterschicht 47, d.h. der Entwicklungsspalt, betrug gleichmäßig etwa 0,53 mm. Die Klinge 19 und der Mantel 16 waren beide elektrisch geerdet (nicht gezeigt). In diesen Beispielen wurden Tonerteilchen 12 des Typs F aus der Fig. 6 und der Tabelle I verwendet; wie erwähnt, sind diese elektrisch isolierend.

Auf die rechte Stirnfläche gesehen (vergl. Fig. 11) dreht der Mantel 16 im Uhrzeigersinn, wie vom Pfeil 21 gezeigt, mit einer konstanten linearen Flächengeschwindigkeit von etwa 25 cm/s. Eine dichte gleichmäßige Schicht Tonerteilchen 12 lagerte sich im Bereich 52 des auf etwa +2000 V geladenen Polyesters und eine gleichdichte gleichmäßige Schicht Tonerteilchen 12 im Bereich 53 des auf etwa - 2000 V geladenen Polyesters ab. In den Flächenteilen mit etwa null Volt lagerten sich keine Tonerteilchen ab. Nachfolgende Messungen bestätigten, daß die im +2kV-Bereich 52 abgelagerten Tonerteilchen 12 negativ und die im -2kV-Bereich 53 abgelagerten Tonerteilchen positiv geladen waren.

Beispiel 2

Dieses Beispiel zeigt die Art und Weise, wie bei Verwendung eines Einkomponentenentwicklers aus isolierenden und magnetisch anziehbaren Tonerteilchen die auf einer gleichmäßig geladenen Oberfläche sich ablagernde Menge Tonerteilchen mit der Geschwindigkeit der Manteloberfläche steigt, und bei Verwendung eines Einkomponentenentwicklers aus leitfähigen und magnetisch anziehbaren Tonerteilchen bei ansonsten gleichen Bedingungen von der Oberflächengeschwindigkeit des Mantels unabhängig ist.

Die Vorrichtung und die Versuchsbedingungen des Beispiels 1 wurden angewendet mit der Ausnahme, daß die Art der Tonerteilchen und die Oberflächengeschwindigkeit des Mantels verändert wurden. Verhältnismäßig isolierrende und verhältnismäßig leitfähige und magnetisch anziehbare Tonerteilchen wurden zu getrennten Zeiten eingesetzt. Die isolierenden und magnetisch anziehbaren Toner- teilchen waren die des Beispiels 1, d.h. vom Typ F der Fig. 6 und der Tabelle I. Die leitfähigen und magnetisch anziehbaren Tonerteilchen gehörten dem Typ A der Fig. 6 und der Tabelle I an.

Das Verfahren war wie folgt. Eine ausreichende Menge isolierender und magnetisch anziehbarer Tonerteilchen wurde auf den Mantel 16 aufgebracht und die lineare Mantelflächengeschwindigkeit gewählt. Bei mit einer linearen Flächengeschwindigkeit von etwa 20,3 cm/s laufender Aluminiumtrommel lief die Polyesterfolie unter den Koronageneratoren hindurch, um das +2kV/O/-2kV-Potentialmuster aufzunehmen, und dann an der geordneten Entwicklervorrichtung vorbei, um ein dem Potentialmuster entsprechendes entwickeltes Bild auszubilden. Dann wurde die Polyesterfolie von der Aluminiumtrommel abgenommen und der abgelagerte Toner auf der Polyesterfolie fixiert, indem die Folie auf eine Heißdecke aufgelegt und dort mehrere Sekunden auf etwa 110°C gehalten wurde. Sodann wurde eine frische Polyesterfolie auf die Aluminiumtrommel aufgespannt, eine andere Mantelflächengeschwindigkeit gewählt und eine weitere Probe ausgebildet. Nachdem mehrere entwickelte Polyesterfolien mit jeweils unterschiedlicher Flächengeschwindigkeit des Mantels erzeugt worden waren, wurden die isolierenden und magnetisch anziehbaren Tonerteilchen durch die leitfähigen und magnetisch anziehbaren Tonerteilchen ersetzt und das Verfahren wiederholt. Die elektrisch leitfähige Aluminiumschicht wurde von der Rückseite jeder entwickelten und fixierten Tonerteilchen tragenden Polyesterfolie durch Abwischen mit einer Natriumhydroxidlösung entfernt. Die Polyesterproben wurden sodann auf einen weißen Papierbogen mit einer diffusen optischen

Reflexionsdichte von 0,16 Einheiten gelegt und die diffuse optische Reflexionsdichte der Tonerteilchen im +2kV-, im OV- und im -2kV-Bereich für jede Probe gemessen. Die Ergebnisse sind in der Tabelle II zusammengestellt und graphisch in der Fig. 10 gezeigt.

Tabelle II

Beispiel 3

Dieses Beispiel zeigt den Effekt einer wesentlichen Abnahme der Flächengeschwindigkeit des Mantels, wenn man ein Bildmuster von Einkomponentenentwicklern aus elektrisch isolierenden und magnetisch anziehungsfähigen Tonerteilchen auf ein Potentialmuster tragendes lichtempfindliches Element nach dem Verfahren nach der vorliegenden Erfindung aufbringt.

Denen der Fig. 2 entsprechende Elemente wurden verwendet, wobei der Teil 2 des Elements 1 ein Zinkoxidblatt aufwies, wie es von der Fa. Minnesota Mining and Manufacturing Company, St. Paul, Minnesota, V.St.A., zur Verwendung der Kopiermaschinen der Modellreihe VOC verwendet wird. Der Teil 3 des Elements 1 war eine Aluminiumtrommel mit einem Durchmesser von 203 mm. Der Zinkoxidbogen wurde um die Aluminiumtrommel gelegt und mit Band festgelegt. Im Dunkeln wurde der Bogen elektrostatisch auf etwa -600 V geladen, indem er unter einer Koronavorrichtung hindurchgeschickt wurde. Der Bogen wurde dann in einem aus hellen und dunklen Teilen bestehenden Bildmuster mit einer Wolfram-Lichtquelle belichtet, wobei die maximale Bestrahlungsstärke ("exposure") in den Lichteinfallsbereichen etwa 0,18 mJ/cm[hoch 2] betrug. Unmittelbar vor dem Durchlaufen der Entwicklertransporteinrichtung 6 entsprach das Oberflächenpotentialmuster auf dem Zinkoxidbogen etwa -500 V in den Bereichen ohne Lichteinfall und etwa -50 V in den belichteten Flächenteilen.

Die Entwicklertransporteinrichtung 6, das die magnetische Kraft erzeugende Element 15 und das Element 19 hatten die gleichen

Bestandteile, Abmessungen und waren bezüglich des Zinkoxidbogens genauso angeordnet, wie im Bsp. 1 beschrieben. Die magnetischen Abschnitte 18 waren ortsfest und wie im Bsp. 1 angeordnet. Jedoch war der Rakelspalt gleichmäßig 0,38 mm und der Entwicklungsspalt gleichmäßig 0,46 mm breit. An den Mantel 16 und die Klinge 19 wurde ein Vorpotential von +500 V = gelegt. Tonerteilchen 12 lagen auf dem Mantel in dem Maße vor, wie auf einer Seite der Klinge 19 ein Vorrat von überschüssigen Tonerteilchen lag. Die Tonerteilchen 12 waren in diesem Beispiel vom Typ E der Fig. 6 und der Tabelle I. Der die Tonerteilchen transportierende und als elektrisch leitfähiger Teil der Elektrodeneinrichtung wirkende Mantel dreht im Gegenuhrzeigersinn mit einer linearen Flächengeschwindigkeit von etwa 76,2 cm/s, wobei der die Potentialmuster tragende Zinkoxidbogen im Uhrzeigersinn mit einer linearen Flächengeschwindigkeit von 20,3 cm/s drehte. Das resultierende entwickelte Bild wies Tonerteilchen auf, die selektiv in den oben erwähnten unbelichteten Flächenteilen sich ablagerten, wo das Potential verhältnismäßig hoch war, während sich keine Tonerteilchen in den belichteten Flächenteilen ablagerten, wo das Potential nur -50 V betrug. Das resultierende Bild war qualitativ hochwertig mit hoher Dichte in den Bildteilen und einer schwachen Hintergrundbildung in den nichtbelichteten Flächen, wobei die gedeckten Flächen gleichmäßig mit Tonerteilchen gefüllt waren. Das entwickelte Bild wurde auf dem Zinkoxidbogen durch Auflegen des Bogens auf eine Heißdecke von etwa 110°C und Verhalten für mehrere Sekunden fixiert; danach wurde eine diffuse Reflexionsdichte von 1,2 Einheiten in den ausgefüllten gedeckten Bildflächen gemessen.

Die Wichtigkeit eines schnellen turbulenten körperlichen Durchmischens der Tonerteilchen beweist sich am Entwickeln eines Bildes mit den vorgehend genannten Parametern - mit Ausnahme einer erheblich niedrigeren linearen Flächengeschwindigkeit des Mantels. Bspw. erhält man, wenn man die lineare Flächengeschwindigkeit des Mantels auf 7,6 cm/s herabsetzt, ein kontrastarmes Bild mit einer maximalen diffusen Reflexionsdichte in den ausgefüllten gedeckten Bildflächen von nur 0,5.

Beispiel 4

Außer wo angegeben, wurden die Vorrichtung, die Verfahrensweise und der Einkomponentenentwickler aus isolierenden und magnetisch anziehbaren Tonerteilchen verwendet, wie im Beispiel 3, um bildmäßig auf einem lichtempfindlichen Element aus Polyvinylcarbazol-Trinitrofluorenon (PVK-TNF) zu entwickeln. Das lichtempfindliche Element ist eine 15 [tief /]um dicke Schicht aus im wesentlichen einer Monomereinheit von Poly-n-Vinylcarbazol pro Molekül 2,4,7-Trinitro-9-fluorenon im Verhältnis von im wesentlichen 1:1. Diese Schicht wurde auf eine dünne Aluminiumschicht aufgebracht, die ihrerseits auf eine flexible Polyesterfolie als Unterlage aufgebracht worden war. Der Verbund wurde auf die Aluminiumtrommel mit 203 mm Durchmesser mit auf der Trommel aufliegender Polyesterfläche aufgewickelt, mit Band festgelegt und die leitende Aluminiumschicht elektrisch an Masse gelegt. Unmittelbar vor dem Vorbeilauf an dem den Entwickler tragenden Mantel wurde die PVK-TNF-Schicht elektrostatisch geladen und bildmäßig belichtet, um ein Ladungsmuster entsprechend einem Potential von etwa -800 V in den unbelichteten bzw. Bildflächen und ein Potential von etwa -50 V in den be- lichteten - bzw. Hintergrundteilen der PVK-TNF-Fläche herzustellen.

Der Rakelspalt wurde auf eine gleichmäßige Breite von 0,28 mm, der Entwicklerspalt auf eine gleichmäßige Breite von 0,43 mm eingestellt. Ein Vorpotential von +100 V = wurde an den leitfähigen Mantel und die Aluminiumklinge gelegt. Die resultierende entwickelte PVK-TNF-Schicht trug einen gleichmäßigen und hochdichten Auftrag aus Tonerteilchen in den unbelichteten Flächen mit hohem Potential und keinen Auftrag von Tonerteilchen in den belichteten Flächenteilen mit niedrigem Potential.

Beispiel 5

Dieses Beispiel erläutert die Fähigkeit, eine Umkehrentwicklung des im Beispiel 4 benutzten, das Potentialmuster tragenden Elements durchzuführen. Die Bedingungen des Beispiels 4 galten auch hier, wobei jedoch vor dem Entwickeln das Vorpotential am leitfähigen Mantel und der Aluminiumklinge -900 V betrug. Damit ergab sich eine Potentialdifferenz von etwa 100 V zwischen den nichtbelichteten Teilen der PVK-TNF-Oberfläche und dem leitfähigen Entwicklermantel, während in den belichteten Flächenteilen der Potentialunterschied etwa 850 V betrug. Die unterschiedlich geladene PVK-TNF-Schicht lief an dem die Tonerteilchen tragenden Mantel wie im Bsp. 4 vorbei. Das resultierende entwickelte Bildmuster ist eine Umkehrung bzw. das "Negativ" des im Bsp. 4 erhaltenen entwickelten Bildmusters. Eine dichte gleichmäßige Schicht Tonerteilchen lagerte sich in den belichteten Flächenteilen mit geringem Potential ab, nicht jedoch in den unbelichteten Flächenteilen der Probe, in denen das Potential hoch war.

Beispiel 6

Sofern nicht anders angegeben, wurden hier die Vorrichtung und die Verfahrensweise des Bsp. 3 benutzt, um den Einkomponentenentwickler aus isolierenden und magnetisch anziehbaren Tonerteilchen bildmäßig auf einem lichtempfindlichen Verbundelement abzulagern, das von der Fa. Katsuragawa Electric Company, Ltd., Tokio, Japan erhältlich ist und aus einer auf einer leitfähigen Schicht dünn aufgebrachten photoleitfähigen Cadmiumsulfid-Zusammensetzung besteht. Auf der Cadmiumsulfidschicht befindet sich eine dünne dielektrische Deckschicht, bei der es sich um ein Polyestermaterial handeln kann. Das lichtempfindliche Element wurde nach dem Katsuragawa-Verfahren geladen, was bekannt und in einer Anzahl von Patentschriften einschl. der US-PS 3.457.070 beschrieben ist, so daß in den belichteten Flächenteilen der Polyesteroberfläche ein Potential von -320 V und in den nichtbelichteten Flächenteilen der Polyesteroberfläche ein Potential von +80 V herrschte. Die Tonerteilchen waren in diesem Beispiel die gleichen wie die des Bsp. 1. Mit Ausnahme der optimierten Lage der ortsfesten magnetischen Rolle und einer Einstellung des Entwicklungsspalts auf eine gleichmäßige Breite von etwa 0,3 mm blieben die Anordnung der verschiedenen Vorrichtungsteile, die Drehrichtung des Mantels und der lichtempfindliche Aufbau unverändert. Die Oberflächengeschwindigkeit des Mantels betrug 63,5 cm/s. Der Mantel aus nichtrostendem Stahl und die Aluminiumklinge wurden beide elektrisch an Masse gelegt, und die unterschiedlich geladene lichtempfindliche Anordnung lief an der Entwicklereinrichtung mit einer linearen Flächengeschwindigkeit von 12,7 cm/s vorbei. Es ergab sich dabei ein kontrastreiches Bild mit einer dichten gleichmäßigen Schicht von Tonerteilchen in den auf -320 V geladenen Flächenteilen, während in den auf + 80 V geladenen Flächenteilen sich kein Toner ablagerte.

Beispiel 7

Sofern nicht anders angegeben, wurden hier die Anordnung und Verfahrensweise wie im Bsp. 3 eingesetzt, um die Möglichkeit zum Entwickeln eines Positiv- oder eines Negativbildes auf einer lichtempfindlichen Verbundanordnung zu erläutern, indem man nur die Polarität der an den leitenden Teil der Entwicklertransporteinrichtung bzw. Elektrode Vorspannung ändert.

Das lichtempfindliche Element war das des Bsp. 6. Der lichtempfindliche Verbundaufbau wurde nach dem Katsuragawa-Verfahren zu einem Potential von

-230 V in den belichteten Flächenteilen und einem Potential von +230 V in den nichtbelichteten Teilen der Polyesteroberfläche sensibilisiert. Weiterhin wurden Tonerteilchen des Typs D der Fig. 6 und der Tabelle I verwendet.

Mit Ausnahme einer Optimierung der Lage der ortsfesten magnetischen Rolle und eine Einstellung des Entwicklungsspalts auf eine gleichmäßige Breite von etwa 0,46 mm blieben die Lage, Gestalt und Größe der verschiedenen Vorrichtungsteile sowie auch die relative Drehrichtung des Mantels und die lichtempfindliche Anordnung unverändert. Die Flächengeschwindigkeit des Mantels betrug 63,5 cm/s.

Der Mantel aus nichtrostendem Stahl und die Aluminiumklinge waren mit -250 V vorgespannt und die differentiell geladene lichtempfindliche Anordnung lief an der Entwickleranordnung mit einer linearen Flächengeschwindigkeit von 12,7 cm/s vorbei. Ein kontrastreiches Positiv-Bild wurde entwickelt, wobei die Tonerteilchen in den Gebieten entsprechend einem Potential von -230 V und keine Tonerteilchen in den -230-V-Flächenteilen der Polyesteroberfläche sich ablagerten. Das entwickelte Bild wurde elektrostatisch auf einen Bogen einfaches weißes Papier mit einer Positiv-Koronaentladevorrichtung übertragen und auf dem Bogen fixiert, indem der Bogen mehrere Sekunden auf eine Heißdecke mit etwa 110°C aufgelegt wurde. Die maximale diffuse Reflexionsdichte in denjenigen Bereichen, in denen Tonerteilchen sich abgelagert hatten, betrug 1,20 Einheiten, während die diffuse Reflexionsdichte in den Flächenteilen ohne Tonerteilchen 0,07 Einheiten betrug.

Die oben erläuterten Schritte wurden wiederholt, wobei jedoch der Mantel und die Klinge mit +250 V vorgespannt wurden. Ein kontrastreiches Negativ-Bild entwickelte sich, wobei Tonerteilchen in den einem Potential von -230 V entsprechenden Flächenteilen und keine Tonerteilchen sich in den einem Potential von +230 V entsprechenden Flächenteilen ablagerten. Das entwickelte Bild wurde elektrostatisch mit einer Negativ-Koronaentladungseinrichtung auf einen Bogen einfaches weißes Papier übertragen und dort fixiert, indem dieser mehrere Sekunden lang auf eine Heißdecke mit einer Temperatur von etwa 110°C aufgelegt wurde. Die maximale diffuse Reflexionsdichte in den Flächenteilen mit Tonerablagerung betrug 1,30 Einheiten. Sowohl die Negativ- als auch die Positivkopien ergaben kontrastreiche Bilder mit einer gleichmäßigen und hochdichten Ausfüllung durchgehender Flächen.

Beispiel 8

Dieses Beispiel beschreibt die Bedingungen zum Entwickeln eines sich schnell bewegenden lichtempfindlichen Arsenselenidelements. Sofern nicht anders angegeben, wurden die Vorrichtung und die Verfahrensweisen des Bsp. 3 eingesetzt. Das lichtempfindliche Element bestand aus einer 65 [tief /]um dicken Schicht aus auf die Aluminiumtrommel aufgedampften amorphen Arsenselenids. Die Arsenselenidschicht wurde sensibilisiert und mit einem Lichtmuster so belichtet, daß unmittelbar vor dem Vorbeilauf an der Entwicklertransporteinrichtung bzw. Elektrode 6 ein Oberflächenpotentialmuster entsprechend etwa +1000 V in den nichtbelichteten und von etwa +100 V in den belichteten Flächenteilen vorlag.

Der Rakelspalt wurde auf gleichmäßige Breite von etwa 0,28 mm und der Entwicklungsspalt auf eine gleichmäßige Breite von etwa 0,38 mm eingestellt. Die lineare Flächengeschwindigkeit am Mantel wurde auf 88,9 cm/s eingestellt und ein Vorpotential von -250 V an den Mantel und die Aluminiumklinge gelegt. Die isolierenden und magnetisch anziehbaren Tonerteilchen in diesem Beispiel gehören zum Typ D der Fig. 6 und der Tabelle I. Die differentiell geladene Arsenselenidfläche lief mit einer linearen Flächengeschwindigkeit von 76,2 cm/s an dem die Tonerteilchen tragenden Mantel vorbei. Die resultierende entwickelte Schicht enthielt eine gleichmäßige und hochdichte Ablagerung der Tonerteilchen in den nichtbelichteten Flächenteilen mit hohem Potential, jedoch keine Ablagerung in den belichteten Teilen mit niedrigem Potential.

Beispiel 9

Bei den Beispielen 9, 10, 11 und 12 wurde die in der Fig. 12 gezeigte Anordnung verwendet. Diese Beispiele beweisen die Vielseitigkeit des vorliegenden offenbarten Entwicklungsverfahrens, da in jedem Beispiel Tonerteilchen des gleichen Typs und die gleichen mechanischen Bedingungen vorlagen, um mit unterschiedlichen lichtempfindlichen Anordnungen jeweils scharfe und kontrastreiche, elektrostatisch übertragene Kopien zu erhalten.

Das in diesem Beispiel mit 58 bezeichnete lichtempfindliche Rezeptorelement ist eine Zinkoxidanordnung, die von der Fa. Konishiroku Photo Industries Co., Ltd. für die Verwendung in ihrem Kopierer des Typs "U-Bix 480" verkauft wird. Diese Anordnung besteht auf farbstoffsensibilisiertem Zinkoxid in einem Harzbinder; die Zusammensetzung ist auf eine dünne Aluminiumschicht und diese auf eine flexible Unterlage aufgebracht. Das photoempfindliche Element 58 wurde um eine elektrisch geerdete Aluminiumtrommel 59 mit 152 mm Durchmesser gelegt und mit Band festgelegt. Dann wurde die Aluminiumschicht des lichtempfindlichen Elements elektrisch mit der Trommel verbunden. Um die Trommel 59 herum liegen eine Sensibilisier- bzw. Ladestation 60, die auf das lichtempfindliche Element 58 eine Ladung gleichmäßiger Dichte vorbestimmter Polarität aufbringt, eine Belichtungsstation 61, die ein bildmäßiges Hell-Dunkel-Lichtmuster liefert, um ein entsprechendes Ladungsmuster auf dem lichtempfindlichen Element 58 zu erzeugen, eine Entwicklungsanordnung 62, die das Ladungsmuster entwickelt, eine Übertragungsstation 63, die das entwickelte Ladungsmuster elektrostatisch auf einfaches weißes Papier 65 überträgt, und eine Säuberungsstation 64, die das lichtempfindliche Element 58 säubert und zur erneuten Verwendung herrichtet. Zu den Stationen 60, 61, 63 und 64 sind hier keine Einzelheiten angegeben, da sie in einer Vielzahl von Formen vorliegen können, die aus dem Stand der Technik der elektrostatischen Kopiermaschinen bekannt sind.

Die Vorrichtung der Fig. 12 arbeitet in einem lichtdicht verschlossenen Gehäuse (nicht gezeigt). Die Trommel 59 dreht mit einer linearen Flächengeschwindigkeit von 15,2 cm/s an der Ladestation 60 und der Belichtungsstation 61 vorbei, so daß vor dem Vorbeilauf an der Entwicklungsvorrichtung 62 die Zinkoxid-Oberfläche ein Potentialmuster entsprechend etwa -520 V in den nichtbelichteten Flächenteilen und entsprechend etwa -40 V in den belichteten Flächenteilen aufnimmt. Die Entwicklungsvorrichtung 62 besteht aus einem drehbaren und leitfähigen zylindrischen Mantel 66 aus nichtrostendem Stahl, den eine drehbare Magnetrolle 67 umgibt. Die Magnetrolle besteht aus magnetisierbarem Keramikmaterial, das so magnetisiert ist, daß entlang ihrer Oberfläche abwechselnd ein Nord- und ein Südpol auftreten. Die Magnetfeldverteilung in Umfangsrichtung entspricht dann der in der Fig. 4 der US-PS 3.455.276 gezeigten. Das Magnetfeld ist entlang der Längsachse des Magneten gleichförmig. Die maximale magnetische Radialfelddichte der Magnetrolle beträgt etwa 800 G. Der Mantel 66 aus nichtrostendem Stahl hat einen Außendurchmesser von 31,8 mm und die Magnetrolle 67 einen Durchmesser von 28 mm. Eine Aluminiumklinge 68 ist in der in Fig. 12 gezeigten Lage derart angebracht, daß der Rakelspalt eine gleichmäßige

Breite von etwa 0,3 mm hat. Der Abstand zwischen dem Mantel und der Oberfläche des lichtempfindlichen Elements 58 ist etwa auf gleichmäßige 0,43 mm eingestellt. Eine Spannungsquelle 69 ist an den Mantel 66 und die Aluminiumklinge 68 angeschlossen und erteilt diesen eine Vorspannung von 100 V = entgegengesetzt der Polarität, auf die das photoleitende Material elektrostatisch geladen ist. Die Tonerteilchen 12 werden dem Mantel 66 von einer (nicht gezeigten) Quelle zugeführt; es handelt sich hier um Tonerteilchen des Typs F der Fig. 6 und der Tabelle I. Das lichtempfindliche Element wird im Gegenuhrzeigersinn gedreht, wie mit dem Pfeil 70 gezeigt, während der die Tonerteilchen 12 tragende Mantel 12 im Uhrzeigersinn mit einer linearen Flächengeschwindigkeit von 63,5 cm/s und die Magnetrolle im Gegenuhrzeigersinn mit einer Geschwindigkeit von etwa 1500 U/min gedreht werden.

Nachdem die differentiell geladene Zinkoxidoberfläche an der Entwicklereinrichtung 62 mit einer linearen Flächengeschwindigkeit von 15,2 cm/s vorbeigelaufen ist, trägt sie eine dichte gleichmäßige Schicht Tonerteilchen 12, die in den nichtbelichteten Bereich mit hohem Potential sich abgelagert haben, während in den belichteten Bereichen, in denen das Potential niedrig ist, keine Ablagerung erfolgte.

Die abgelagerten Tonerteilchen werden elektrostatisch auf einen Bogen einfaches weißes Papier mit einer negativen Koronaentladung an der Übertragungsstation 63 übertragen. Das resultierende übertragene Bild hat eine gute Qualität; es weist dichte und gleichmäßig ausgefüllte durchgehende Bildteile sowie scharfe und gut definierte Kanten auf. Weiterhin sind auch die Grautöne gut wiedergegeben. Das entwickelte Bild wird auf dem Blatt Papier mit Druck und Wärme derart fixiert, daß die resultierende Kopie eine maximale diffuse Reflexionsdichte von 1,46 Einheiten in den ausgefüllten durchgehenden Flächenteilen aufweist - im Vergleich zu einer diffusen Reflexionsdichte von 0,07 Einheiten in denjenigen Bereichen, in denen sich keine Tonerteilchen ablagerten.

Beispiel 10

Es wurden die Bedingungen und die Verfahrensweise des Bsp. 9 wiederholt, wobei jedoch ein lichtempfindliches Element aus Polyvinylcarbazol-Trinitrofluorenon anstelle des Zinkoxidelements 58 verwendet wurde. Das lichtempfindliche Element aus Polyvinylcarbazol-Trinitrofluorenon (PVK-TNF) ist das gleiche, wie es im Bsp. 4 beschrieben wurde. Wie beim Zinkoxid wurde es auf die Trommel 59 mit der Trommel elektrisch verbundener leitfähiger Aluminiumschicht aufgebracht. Die PVK-TNF-Schicht wurde in der Station 60 geladen und in der Station 61 bildmäßig mit einem Hell-Dunkel-Lichtmuster so belichtet, daß vor dem Vorbeilauf an der Entwicklungsvorrichtung 62 ein Flächenpotentialmuster entsprechend etwa -900 V in den nichtbelichteten Flächenteilen und entsprechend etwa -80 V in den belichteten Flächenteilen vorlag. Nachdem die differentiell geladene PVK-TNF-Fläche an der Entwicklungsvorrichtung 62 vorbeigelaufen ist, weist sie eine dichte gleichmäßige Schicht Tonerteilchen auf, die in den nichtbelichteten Flächenbereichen mit hohem Potential sich abgelagert haben, während in den belichteten Bildteilen, wo das

Potential niedrig ist, keine Ablagerung erfolgte.

Das resultierende übertragene Bild hat eine gute Qualität mit dichten, gleichmäßig ausgefüllten durchgehenden Flächen sowie scharfen, gut definierten Kanten. Wie im Bsp. 9 wurde das entwickelte Bild auf dem Blatt Papier mit Druck und Wärme derart fixiert, daß die resultierende Kopie eine maximale diffuse Reflexionsdichte von 1,42 Einheiten in den ausgefüllten durchgehenden Bildflächenteilen im Vergleich zu einer diffusen Reflexionsdichte von 0,07 Einheiten in denjenigen Bereichen aufwies, wo sich keine Tonerteilchen abgelagert hatten.

Beispiel 11

Die Bedingungen und das Verfahren des Bsp. 9 wurden wiederholt, wobei jedoch ein lichtempfindliches Selenelement anstelle des Zinkoxidelements eingesetzt wurde, die Ladestation 60 eine gleichmäßige positive Ladung auf das Element 59 aufbrachte und an der Übertragungsstation 63 eine positive Koronavorrichtung verwendet wurde. In diesem Beispiel bestand das lichtempfindliche Element 58 aus einer 65

[tief /]um dicken Schicht aus auf die Aluminiumtrommel 59 aufgedampften amorphen Selen. Die Selenschicht wurde an der Station 60 sensibilisiert und an der Belichtungsstation 61 bildmäßig hell bzw. dunkel belichtet derart, daß vor dem Vorbeilauf an der Entwicklungsstation 62 in den nichtbelichteten Bildflächenteilen ein Oberflächenpotential entsprechend +1100 V und in den belichteten Flächenteilen entsprechend etwa +100 V vorlag. Nachdem die differentiell geladene Selenfläche an der Entwicklereinrichtung vorbeigelaufen war, trug sie eine dichte gleichmäßige

Schicht Tonerteilchen 12 in den nichtbelichteten Bereichen der Fläche mit hohem Potential, während in den belichteten Teilen der Fläche, in denen das Potential niedrig war, keine Ablagerung erfolgte.

Das übertragene Bild hatte eine gute Qualität und wies dichte, gleichmäßig gefüllte durchgehende Flächenteile sowie scharfe, gut definierte Kanten auf. Auch die Grautöne waren gut wiedergegeben. Das entwickelte Bild wurde auf einem Blatt Papier mit Druck und Wärme derart fixiert, daß die resultierende Kopie eine maximale diffuse Reflexionsdichte von 1,36 Einheiten in den ausgefüllten durchgehenden Flächenteilen - im Vergleich zu einer diffusen optischen Reflexionsdichte von 0,07 Einheiten in den Flächenteilen ohne Ablagerung von Tonerteilchen - aufwies.

Beispiel 12

Die Bedingungen und das Verfahren des Beispiels 11 wurden wiederholt, wobei jedoch ein Arsenselenid-Photoleiter anstelle des Zinkoxid-Photoleiters eingesetzt wurde. Das lichtempfindliche Element 58 bestand aus einer 70 [tief /] um dicken Schicht aus auf die Aluminiumtrommel 59 aufgedampften amorphen Arsenselenid. Die Arsenselenidschicht wurde in der Station 60 geladen und in der Belichtungsstation 61 bildmäßig belichtet derart, daß vor dem Vorbeilauf an der Entwicklungsstation 62 in den nichtbelichteten Bildflächenteilen ein Potential entsprechend etwa +1000 V und in den belichteten Flächenteilen entsprechend +80 V vorlag. Nachdem die differentiell geladene Arsenselenidfläche an der Entwicklerstation 62 vorbeigelaufen war, trug sie eine dichte gleichmäßige Schicht Tonerteilchen 12 in den nichtbelichteten Flächenteilen, die ein hohes Potential aufweisen, während in den belichteten Teilen, in denen das Potential niedrig war, keine Ablagerung stattfand.

Das resultierende übertragene Bild war guter Qualität und hatte dichte, gleichmäßig ausgefüllte durchgehende Bildflächenteile sowie scharfe, gut definierte Kanten. Die Grautöne waren ebenfalls gut wiedergegeben. Das entwickelte Bild wurde auf dem Papierblatt mit Druck und Wärme derart fixiert, daß die resultierende Kopie eine maximale diffuse Reflexionsdichte von 1,30 Einheiten in den ausgefüllten durchgehenden Flächenteilen aufwies, während die Reflexionsdichte dort, wo kein Toner sich abgelagert hatte, 0,07 Einheiten betrug.

Beispiel 13

Sofern nicht anders angegeben, wurden in diesem Beispiel die Bedingungen und die Verfahrensweise des Bsp. 12 verwendet, wobei hier die zweite, unter Bezug auf die Fig. 3 beschriebene Ausführungsform erläutert werden soll, in der der Teil 8 der Entwicklertransporteinrichtung 6 elektrisch leitfähig und ortsfest und der Teil 27 bzw. Teil 7 elektrisch isolierend ausgeführt sind.

Eine 25,4 [tief /]um dicke Polyesterschicht deckte die Oberfläche des Mantels 66 aus rostfreiem Stahl ab. Als Ergebnis wirkte die Aluminiumklinge (68 in Fig. 12) als leitender Teil 8 der Entwicklertransporteinrichtung und war mit der Spannungsquelle 69 auf -325 V gegenüber Masse vorgespannt. Der leitende Teil des Mantels, d.h. die Schicht aus nichtrostendem Stahl, ist mit einer (nicht gezeigten) Spannungsquelle, die der Spannungsquelle 30 der Fig. 3 entspricht, auf +400 V gegenüber Masse vorgespannt. Als die differentielle geladene Arsenselenidfläche in der Entwicklungsvorrichtung 62 vorbeilief, lagerte sich auf ihr eine dichte gleichmäßige Schicht Tonerteilchen 12 in den auf etwa +1000 V geladenen Teilchen der Arsenselenidfläche ab, nur sehr wenig Toner jedoch in den auf etwa +80 V geladenen Bereichen der Arsenselenidfläche. Das resultierende übertragene Bild hat eine gute Qualität mit dichten, gleichmäßig ausgefüllten durchgehenden Flächen und scharfen, gut definierten Kanten. Weiterhin waren auch die Grautöne gut wiedergegeben. Das entwickelte Bild wurde auf dem Papierblatt mit Druck und Wärme so fixiert, daß die resultierende Kopie eine maximale diffuse Reflexionsdichte von 1,35 Einheiten in den ausgefüllten durchgehenden Flächenteilen gegenüber einer diffusen Reflexionsdichte von 0,07 Einheiten dort auf, wo keine Tonerteilchen sich abgelagert hatten.

Beispiel 14

Dieses Beispiel erläutert die mit dem Entwicklungsverfahren nach der vorliegenden Erfindung erreichbare Entwicklungsgeschwindigkeit. Sofern nicht anders angegeben, wurden die Vorrichtung und die Verfahrensweisen des Bsp. 3 benutzt. Das lichtempfindliche Element war hier die im Bsp. 9 beschriebene sensibilisierte Zinkoxidkonstruktion, und es wurden Tonerteilchen des Typs F - wie im Bsp. 1 - verwendet. Die Verfahrensweise war wie folgt: Die sensibilisierte Zinkoxidanordnung wurde um die Aluminiumtrommel mit 203 mm Durchmesser herum und mit Band festgelegt, wobei die Aluminiumschicht des lichtempfindlichen Elements elektrisch mit der geerdeten Trommel verbunden war. Im Dunkeln wurde die Zinkoxidfläche elektrostatisch geladen und so belichtet, daß vor dem Vorbeilauf an der Entwicklungsvorrichtung das Oberflächenpotentialmuster in den nichtbelichteten Flächenteilen gleichmäßig

-520 V und in den belichteten Teilen der Oberfläche etwa -20V entsprach. Nach der anfänglichen Sensibilisierung des Zinkoxidbogens wurden die Koronaentladung und die Belichtungslampe abgeschaltet, um weitere Durchläufe der entwickelten Zinkoxidoberfläche nicht zu beeinträchtigen.

Wie in der Fig. 2 dargestellt, wurde die magnetische Rolle 15 mit etwa 1500 U/min im Uhrzeigersinn und damit der Mantel 16 entgegengesetzt gedreht. Der Rakelspalt wurde auf eine gleichmäßige Breite von 0,28 mm und der Entwicklungsspalt auf eine gleichmäßige Breite von 0,41 mm eingestellt. Der Mantel 16 wurde im Gegenuhrzeigersinn mit einer linearen Flächengeschwindigkeit von 55,9 cm/s gedreht und eine Vorspannung von +200 V mittels der Spannungsquelle 10 an den Mantel 16 und die Aluminiumklinge 19 gelegt.

Der differentiell geladene Zinkoxidbogen lief mit vorbestimmter linearer Flächengeschwindigkeit an der Entwicklungseinrichtung in der gleichen relativen Richtung vorbei wie der Mantel 16. Tonerteilchen lagerten sich in den nichtbelichteten Teilen der Oberfläche, d.h. denen mit hohem Potential, ab, nicht aber in den belichteten Flächenteilen, d.h. denen mit niedrigem Potential.

Der Zinkoxidbogen wurde entweder von der Trommel abgenommen oder unmittelbar erneut an der Entwicklungsvorrichtung vorbeigeführt, um die Ablagerung der Tonerteilchen zu verstärken. Nachdem man den Zinkoxidbogen von der Trommel abgenommen hatte, wurde das entwickelte Bild auf der Zinkoxidfläche fixiert, indem man den Bogen mehrere Sekunden lang auf eine Heißdecke mit etwa 110°C legte. Dieses Verfahren wurde dann für einen weiteren Zinkoxidbogen mit einer anderen Durchlaufgeschwindigkeit des Zinkoxidbogens und/oder einer anderen Anzahl an Vorbeiläufen an der Entwicklervorrichtung wiederholt. Nach diesem Verfahren und diesen Entwicklungsbedingungen ergab ein einziger Vorbeilauf an der Entwicklungsvorrichtung mit einer linearen Flächengeschwindigkeit von 6,3 cm/s ein fixiertes entwickeltes Bild mit einer maximalen diffusen Reflexionsdichte von 1,16 Einheiten, ein einzelner Vorbeilauf an der Entwicklungsvorrichtung mit einer linearen Geschwindigkeit von 76,2 cm/s ein durchgehendes Bild mit einer maximalen diffusen Reflexionsdichte von 0,70 Einheiten, drei Vorbeiläufen an der Entwicklungsvorrichtung mit einer linearen Oberflächengeschwindigkeit von 76,2 cm/s ein fixiertes entwickeltes Bild mit einer maximalen diffusen Reflexionsdichte von 1,02 Einheiten. Entsprechend resultierten 10 Vorbeiläufe an der Entwicklervorrichtung mit einer linearen Flächengeschwindigkeit von 203,2 cm/s ein fixiertes entwickeltes Bild mit einer maximalen diffusen Reflexionsdichte von 1,10 Einheiten.

Diese Ergebnisse zeigen, daß sich durch Verwendung von mehr als einer Entwicklungsanordnung, die um eine lichtempfindliche Anordnung herum angeordnet ist und nach dem Verfahren der vor- liegenden Erfindung betrieben wird, eine verbesserte Bildqualität erreichen läßt.

Dem Fachmann werden verschiedene Modifikationen und Abänderungen ersichtlich sein, ohne den Umfang und die Lehre der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Claims (15)

1. Verfahren zur selektiven Ablagerung von Tonerteilchen auf einer Oberfläche einer Schicht aus Material entsprechend einem auf dieser Oberfläche vorliegenden elektrischen Potentialmuster, indem man

(1) eine Entwicklertransporteinrichtung bzw. Elektrode in einem geringen und verhältnismäßig gleichmäßigen Abstand zu einer Fläche der Materialschicht und dieser zugewandt vorsieht, wobei diese Entwicklertransporteinrichtung bzw. Elektrode mindestens einen elektrisch leitfähigen Teil aufweist,

(2) eine elektrische Einrichtung zwischen der Oberfläche der Materialschicht gegenüber der einen Fläche und dem leitenden Teil vorsieht, um eine elektrische Potentialdifferenz, die in nur einer Richtung verläuft, zwischen dem elektrisch leitfähigen Teil der Entwicklertransporteinrichtung bzw. Elektrode und der einen Fläche zu erzeugen,

(3) Mittel vorsieht, um eine verhältnismäßig gleichmäßige magnetische Anziehungskraft an der Entwicklertransporteinrichtung bzw. der Elektrode in dem der einen Fläche zugewandten Bereich zu erzeugen, und

(4) einen körperlich stetigen Pfad aus einem Einkomponentenentwickler aus magnetisch anziehbaren und elektrisch isolierenden Tonerteilchen zwischen der einen Fläche und dem elektrisch leitfähigen Teil ausbildet,

dadurch gekennzeichnet, daß der Toner elektrisch isolierend ist und man den Tonerteilchen eine schnelle turbulente körperliche Durchmischbewegung erteilt, um sie in wiederholten elektrischen

Kontakt mit dem elektrisch leitfähigen Teil zu bringen und eine regellose Relativbewegung und gegenseitige körperliche Berührung zwischen den Tonerteilchen zu bewirken, so daß sich auf den Tonerteilchen eine elektrische Ladung solcher Polarität und Stärke entwickelt, daß die geladenen Tonerteilchen zu der Materialschicht mit einer solchen Kraft hin angezogen werden, die die von der magnetischen Anziehung ausgeübte Kraft überwindet, so daß der geladene Toner sich auf der einen Fläche der Materialschicht entsprechend dem dort vorliegenden elektrischen Potentialmuster ablagert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tonerteilchen an ihrer Oberfläche haftende, elektrisch leitfähige Teilchen aufweisen.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Entwicklertransporteinrichtung bzw. Elektrode eine bewegliche Oberfläche aufweist, um den Toner zu transportieren, wobei diese Fläche sich mit einer linearen Geschwindigkeit von mehr als 10 cm/s bewegt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der eine, elektrisch leitfähige Teil von der beweglichen Oberfläche körperlich getrennt ist.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tonerteilchen eine statische Leitfähigkeit von weniger als 10[hoch -12] S/cm unter einer elektrischen Feldstärke von etwa 10 kV/cm aufweist.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in dem Verfahren verwendeten Tonerteilchen im eingeschwungenen Zustand einen dynamischen Strom führen, der sich einstellt, wenn die Teilchen von einer elektrisch leitfähigen Transportfläche getragen werden, die schnell mit zunehmender linearer Flächengeschwindigkeit relativ zu einer elektrisch leitfähigen Elektrode geführt wird, die in einem verhältnismäßig gleichmäßigen Abstand von der Transportfläche angeordnet ist, während ein elektrisches Feld von etwa 10 kV/cm zwischen der Transportfläche und der elektrisch leitfähigen Elektrode und ein magnetisches Feld an der Transportfläche im Bereich der leitfähigen Elektrode vorliegen, die Teilchen kontinuierlich in einer Menge vorgehalten werden, die ausreicht, um den Raum zwischen der Transportfläche und der Elektrode zu überbrücken, und der Strom bei einer Erhöhung der linearen Geschwindigkeit der Transportfläche von etwa 5 auf 50 cm/s um einen Faktor von mindestens 5 zunimmt.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Entwicklertransporteinrichtung bzw. Elektrode einen drehbaren zylindrischen Mantel aufweist, um den Toner zu transportieren, wobei die Einrichtung zum Erzeugen der magnetischen Anziehungskraft in dem Mantel angeordnet ist.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Erzeugen der magnetischen Anziehungskraft zylindrische Gestalt hat.

9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß man den Mantel dreht, um das Durchmischen des Toners zu erzeugen.

10. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß man den Mantel sowie gleichzeitig die Einrichtung zum Erzeugen der magnetischen Kraft dreht, um den Toner zu durchmischen.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß man den Mantel und die Einrichtung zum Erzeugen der Magnetkraft mit der gleichen Geschwindigkeit in der gleichen Richtung dreht.

12. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß man den Mantel dreht, um den Toner zu durchmischen, wobei man die Materialschicht in der gleichen Richtung wie den Mantel oder diesem entgegengesetzt an der Stelle größter Nähe zur Materialschicht bewegt.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß man den Mantel so schnell dreht, daß sich eine lineare Flächengeschwindigkeit von mehr als 10 cm/s ergibt.

14. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel elektrisch leitfähig ist und den einen elektronisch leitfähigen Teil aufweist.

15. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Einrichtung eine Gleichspannungsquelle aufweist.