DE2839218C2

DE2839218C2 - Verfahren zum Entwickeln eines Ladungsbilds und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE2839218C2
Application number: DE2839218A
Authority: DE
Inventors: Nagao Shizuoka Hosono; Koichi Narashino Chiba Kinoshita; Toru Tokio/Tokyo Takahashi
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1977-09-10
Filing date: 1978-09-08
Publication date: 1986-10-02
Also published as: DE2839218A1; GB2006055A; US4356245A; GB2006055B; FR2402895A1; FR2402895B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entwickeln eines Ladungsbilds auf einem Ladungsbildträger gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Oberbegriff des Anspruchs 8.

Ein Entwicklungsverfahren dieser Art ist in der US-PS 32 32 190 beschrieben. Bei diesem bekannten Verfahren wird eine Tonerteilchenschicht auf einer Auflagefläche in Form eines Förderbands in eine Entwicklungszone transportiert, in der sie der Oberfläche eines Ladungsbildträgers unter Bildung eines Spalts ausgesetzt wird. Infolge Anziehungskraft des von dem Ladungsbild erzeugten elektrostatischen Felds lösen sich Tonerteilchen von der Schicht, überspringen den Spalt und setzen sich in den ladungsbehaftetea Bildbereich auf dem J.adungsbildträger ab. Dieses bekannte Verfahren wird daher auch als »Sprungentwicklungsverfahren« bezeichnet und hat den Vorteil, daß die Tonerteilchenschicht mit dem Ladungsbildträger nicht unmittelbar in Berührung kommt, so daß eine Schleierbildung oder Hintergrundschwärzung des entwickelten Bilds vermieden wird. Andererseits leidet dieses Verfahren darunter, daß das entwickelte Bild durch Schwankungen in der Dicke der Tonerteilchenschicht und damit verbundene ungleichmäßige Tonerablösung in der Entwicklungszone entsprechend ungleichmäßig wird. Weiterhin ist die erreichbare Bildauflösung gering und es besteht die Möglichkeit einer Bildverzerrung, wenn die Tonerteilchen von einer durch den Spalt strömenden, in der Praxis nicht ganz vermeidbaren Luftströmung abgelenkt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Entwicklungsverfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs und eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung zu schaffen, mit dem bei hoher Gleichmäßigkeit und guter Bildauflösung dennoch hintergrundschleierfreie Bilder erzielbar sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Verfahrensschritten gelöst bzw. durch die Vorrichtungsmerkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 8.

Dadurch, daß dem elektrostatischen Feld des Ladungsbilds die Wirkung des magnetischen Felds überlagert wird, wird erfindungsgemäß erreicht, daß die Tonerteilchen die ladungsbehafteten Bildbereiche der Oberfläche des Ladungsbildträgers berühren, ohne springen zu müssen. Den Bildbereichen werden die Tonerteilchen daher sehr gleichmäßig und geschützt vor äußeren Einflüssen, wie z. B. einer Luftströmung, zugeführt, so daß eine sehr gleichmäßige und hoch auflösende Entwicklung erzielbar ist. Nachdem andererseits die nicht geladenen bildfreien Bereiche der Oberfläche des Ladungsbildträgers stets außer Berührung mit der Tonerteilchenschicht bleiben, ist darüber hinaus eine Hintergrundschleierbildung völlig ausgeschlossen.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Eine Vorrichtung zur Durchführung des Entwicklungsverfahrens ist Gegenstand der Ansprüche 8 bis 17.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 und 2 schematische Darstellungen zur Verdeutlichung des dem Verfahren zugrundeliegenden Prinzips, wobei Fig. 1 den ungeladenen bildfreien Bereich und F i g. 2 den ladungsbehafteten Bildbereich eines Ladungsbildträgers zeigt,

Fig. 3 eine grafische Darstellung des Zusammenhangs zwischen Bilddichte und Dicke der Tonerteilchenschicht,

F i g. 4 die Entwicklung eines Ladungsbilds mit einem schmalen bildfreien Bereich,

F i g. 5 den Verlauf des elektrischen Felds im Randbereich des Ladungsbilds auf dem Ladungsbildträger,

F i g. 6 in einem Schnitt den prinzipiellen Aufbau einer Vorrichtung zur Durchführung des Entwicklungsverfahrens,

F i g. 7 eine elektrofotografische Einrichtung, bei der die Entwicklungsvorrichtung verwendbar ist, und

Fig.8 bis 12 verschiedene Ausführungsformen der Entwicklungsvorrichtung.
Gemäß den F i g. 1 und 2 weist ein Ladungsbildträger

ίο 1 eine isolierende Schicht 2 auf, auf deren Hinterseite eine Elektrode 3 aufgebracht ist, während ihre Vorderseite 1 das Ladungsbild trägt Als Ladungsbildträger kann ein elektrostatisches Aufzeichnungsmaterial oder ein elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial verwendet werden.

Eine Tonerteilchenschicht 4 wird auf einem Tonerauflageelement 5 befördert. Die Tonerteilchenschicht 4 wird in einer Entwicklungszone nahe an den Ladungsbildträger 1 herangebracht. Die Tonerteilchenschicht auf dem Tonerauflageelement 5 ist ein sog. Einkomponenten-Entwickler, in dem keine zusätzlichen Komponenten wie Trägerteilchen enthalten sind. Es kann entweder elektrisch leitender oder isolierender Toner verwendet werden, der magnetisch ist.

Um die Tonerteilchenschicht auf dem Tonerauflageelement 5 festzuhalten kann die Wirkung der Schwerkraft, eine elektrostatische Kraft oder eine Magnetkraft ausgenutzt werden. Gemäß F i g. 1 besteht das Tonerauflageelement 5 aus einer nichtmagnetischen Metallplatte 5'-l und einem Magnetpol (N) 5'-2, der an der Rückseite der Metallplatte 5'-l angeordnet ist. Wie aus F i g. 1 zu erkennen ist, werden durch die Wirkung des Magnetfelds die Tonerteilchen in Richtung des Magnetfelds ausgerichtet. Die Ketten der auf diese Weise durch das Magnetfeld ausgerichteten Tonerteilchen sind in der Nähe des Magnetpols stark aufgerichtet, wie aufrechtstehende Ähren in einem Getreidefeld. In der F i g. 1 ist ein Zustand gezeigt, bei dem kein Ladungsbild an dem Ladungsbildträger 1 vorhanden ist, so daß ein bildfreier Bereich 6 einer Oberfläche 4i der Tonerteilchenschicht 4 an den Spitzen der aufgerichteten Ketten der Tonerteilchen gegenübersteht. Andererseits sind die durch die Spitzen der Tonerteilchenketten gebildete Oberfläche 4| der Tonerteilchenschicht und die Oberfläehe des bildfreien Bereichs des Ladungsbildträgers 1 gegenseitig unter Berührung angeordnet, und zwar mit einem Abstand b. Durch dieses Außerberührunghalten des bildfreien Bereichs 6 und der Oberfläche 4i ist es möglich, das Auftreten einer Schleierbildung im bildfreien Bereich 6 zu vermeiden.

Die F i g. 2 zeigt einen Zustand, bei dem ein ladungsbehafteter Bildbereich 7 auf dem Ladungsbildträger 1 zu entwickeln ist. Gemäß dieser Darstellung ist die dem Bildbereich gegenüberstehende Tonerteilchenschicht durch die Einwirkung des elektrischen Felds aufgrund des Ladungsbilds an der Bildoberfläche in seiner Dicke in Richtung des elektrischen Felds vergrößert und hebt sich zum Bildbereich hin an, wobei die Tonerteilchen-Ketten nach oben ragen (diese Erscheinung wird nachstehend als »Toneraufrichtungserscheinung« bezeichnet). Zuvor wird zwischen der Oberfläche Ii des Ladungsbildträgers 1 und der Oberfläche des Tonerauflageelements 5 ein Abstand D so eingestellt, daß die Spitzen der Tonerteilchen-Ketten den Bildbereich des Ladungsbildträgers berühren können.

Da demzufolge im Bildbereich die Toneraufrichtungserscheinung auftritt und die Spitzen der Tonerteilchen-Ketten im aufgerichteten Zustand in direkte Be-

5 6

rührung mit der Oberfläche des Bildbereichs gebracht wurde durch das nachstehende Verfahren behoben:
werden, besteht keinerlei Gefahr einer Unstabilität bei Die schematische Darstellung in Fig.4 erläutert eider Bewegung der Tonerteilchen, wie dies beim her- nen Fall, bei dem ein Bildbereich 7 mit einem schmalen kömmlichen Sprungentwicklungsverfahren der Fall ist, bildfreien Bereich 6' auf dem Ladungsbildträger 1 zu bei dem die Entwicklung durch Überspringen der To- 5 entwickeln ist. Es ist ersichtlich, daß in einem bildfreien nerteilchen bewerkstelligt wird, so daß die Tonerteil- Bereich 6 mit einer größeren Fläche die Tonerteilchenchen während ihres Flugs aufgrund von Luftströmun- schicht 4 und die Oberfläche Ii des Ladungsbildträgers gen von ihrem Kurs abkommen und aufgrund von 1 außer Berührung gehalten sind. Im Bildbereich 7 ist Schwingungen die Auftreffpunkte der Tonerteilchen jedoch aufgrund der vorangehend beschriebenen Toverschoben werden können. Folglich kann eine Ver- io neraufrichtungserscheinung die Dicke der Tonerteilschlechterung der Bildqualität aufgrund einer Unstabili- chenschicht erhöht, so daß bei einem kleinen Abstand tat bei der Tonerteilchenbewegung vollkommen ver- zwischen der erhöhten Tonerfläche 4' und der Oberflämieden werden. Da darüber hinaus die Tonerteilchen- ehe des Ladungsbildträgers 1 die Tonerteilchenschicht schicht den bildfreien Bereich nicht berührt, tritt keine die Oberfläche des Ladungsbildträgers 1 erreicht und Schleierbildung im bildfreien Bereich auf, was es ermög- 15 sie direkt berührt, während bei einem großen Abstand licht, im Vergleich zu einem durch das herkömmliche die Tonerteilchen zur Oberfläche des Ladungsbilds hin Kontaktentwicklungsverfahren mit unterschiedsloser, fliegen. Bei genauerer Beobachtung des Zustands in den Berührung erzielten Bild ein außerordentlich klares und schmalen bildfreien Bereichen ist ferner zu sehen, daß deutliches Bild zu erzeugen. die Dicke der Tonerteilchenschicht auch zu dem schma-

Zur wirkungsvollen Nutzung der Toneraufrichtung 20 len bildfreien Bereich 6' zwischen einander nahekom-

im Falle gewöhnlicher Tonerteilchen ist es notwendig, menden Bildbereichen 7 hin gesteigert ist. Es ist ferner

den Abstand 6 zwischen der Oberfläche Ii des Ladungs- erkennbar, daß bei einem geringen Abstand zwischen

bildträgers 1 und der Oberfläche 4i der Tonerteilchen- dem Tonerauflageelement und dem Ladungsbildträger

. schicht 4 so zu wählen, daß sie das Zehnfache oder eine Berührung des Toners mit diesem bildfreien Be-

' j weniger als das Zehnfache der Dicke a der Tonerteil- 25 reich an der Oberfläche des Ladungsbildträgers auftritt

chenschicht beträgt. Dadurch, daß die Tonerteilchen und selbst bei einem größeren Abstand ein Überfliegen

von der Magnetkraft gehalten werden, unterstützt die des Toners stattfindet.

Wirkung des Magnetfelds die Toneraufrichtung auf- Es wurde festgestellt, daß diese Erscheinung darauf grund des elektrischen Felds des Ladungsbilds, so daß zurückzuführen ist, daß die Tonerteilchen in dem eine sehr zufriedenstellende Toneraufrichtung erzielt 30 schmalen bildfreien Bereich 6' zwischen den Ladungswerden kann. bildbereichen sich unvermeidbar trotz des schwachen

Die graphische Darstellung in F i g. 3 zeigt den Zu- elektrischen Felds aufrichten, da das von dem Ladungssammenhang zwischen der Bilddichte und die Dicke der bildbereich 7 erzeugte elektrische Feld zum elektrisch Tonerteilchenschicht. Dieser Zusammenhang ist bei ei- leitenden Teil des Tonerauflageelements 5 hin gener Dicke im Bereich von 4 bis 10 μπι für gewöhnliche 35 krümmt ist. Obgleich das Ausmaß dieses Aufrichtens Anwendung verwendbar. Wie aus dieser graphischen nicht sehr deutlich ist, wurde ein Zusammenhang der Darstellung ersichtlich ist, wird die Dichte des entwik- Erscheinung mit dem Vergrößerungsausmaß der Tonerkelten Bilds durch Änderungen der Dicke bis zu 30 μπι teilchenschicht festgestellt, wobei das Vergrößerungsoder nahe davon beträchtlich beeinflußt, während bei verhältnis annähernd 1/3 der Dicke der Tonerteilcheneiner Dicke von 30 μπι und darüber bei der Dichte eine 40 schicht in den bildfreien Bereichen und gewöhnlich unTendenz zur Sättigung besteht, terhalb 1/5 oder darunter liegt. Wenn daher der Ab-

Dementsprechend ist es unvermeidbar, die Tonerteil- stand b zwischen der Oberfläche 4i der Tonerteilchenchenschicht zum Erzielen einer gleichmäßigen Bilddich- schicht 4 und der Oberfläche Ii des Ladungsbildträgers te zu steuern, wenn die Dicke unterhalb 30 μηι liegt, bei 1 oberhalb eines Fünftels der Dicke der Tonerteilchender die Bilddichte ungleichmäßig ist Mit einer Dicke 45 schicht gehalten wird, während sich die Dicke im Bevon über 30 μηι kann jedoch auf einfache Weise eine reich von 30 bis 100 μπι ändert, kann durch Einhalten zufriedenstellende Bilddichte erzielt werden. Bei einer des vorangehend angegebenen Verhältnisses in bezug Tonerschicht mit einer Dicke von 100 μπι und darüber auf eine Veränderung der Dicke der Tonerteilchenhinaus bestehen keine Probleme hinsichtlich der Bild- schicht eine Verfälschung von feinen Bildbereichen besdichte, da die Bilddichte im wesentlichen schon den Sät- 50 ser verhindert werden.

tigungszustand erreicht hat Dementsprechend kann Mit dem Entwicklungsverfahren ist es ferner möglich,

zum Einstellen des Abstands zwischen der Oberfläche durch geeignete Wahlen der Entwicklungsbedingungep

des Ladungsbildträgers und der Oberfläche der Toner- eine Bildproduktion mit höherer Bildschärfe zu erzielen,

teilchenschicht die Dicke der Tonerteilchenschicht in Das heißt, eine derartige Bildschärfe kann durch Beseiti-

dem vorstehend genannten Bereich beliebig gewählt 55 gung einer Entwicklungsausfallerscheinung im Randbe-

werden. Da andererseits eine derart gesteigerte Dicke reich des Bilds erzielt werden, welche beim Sprungent-

der Tonerteilchenschicht unvermeidbar die Tonernach- wicklungsverfahren eine Schleierbildung im Randbe-

füllmenge erhöht, ist es vorzuziehen, im Hinblick auf die reich verursachen. Es wird nämlich der Zusammenhang

Wirtschaftlichkeit und die Vereinfachung im Betrieb ei- zwischen einer Breite d des nicht entwickelten Bereichs

ne Tonerteilchenschicht mit einer Dicke von 100 μπι 60 und einem Abstand D zwischen der Oberfläche der To-

oder weniger zu verwenden. nerteilchenschicht und der Oberfläche des zu entwickel-

Es wurde festgestellt, daß bei der Entwicklung von denden Bilds ausgenutzt, der die Ursache für diese Entschmalen Linien oder Bildern mit schmalen bildfreien Wicklungsausfallerscheinung ist, was nachstehend in Bereichen, die von starken Linien umgeben sind, wie Einzelheiten erläutert wird.

beispielsweise sehr feinen Buchstaben, Zeichen oder 65 Die schematische Darstellung in F i g. 5 dient zur ErZeichnungen mit sehr feinem Bildmuster, diese feinen läuterung des Zustands des elektrischen Felds in einem Bildbereiche vom Toner abgedeckt werden, so daß sie Randbereich des Ladungsbilds auf dem Ladungsbiidträverfälscht wiedergegeben werden. Diese Erscheinung ger 1. Es wurde festgestellt daß die Form dieses elektri-

sehen Felds einen engen Zusammenhang mit dem Entwicklungsfall in den Randbereich des Bilds hat. Das elektrische Feld im Randbereich des Bilds ist nämlich zu einem Teil zu der Elektrode 3 an der der Vorderseite Ii entgegengesetzten Rückseite des Ladungsbildträgers 1 gerichtet, woraufhin das zum Anziehen des Toners wirkende elektrische Feld, d. h. das zu dem elektrisch leitenden Teil des Tonerauflageelements 5 gerichtete elektrische Feld von einer Stelle austritt, die geringfügig an der Innenseite des Randbereichs des Bilds liegt. Dieser geringe Abstand ist in der Figur mit d bezeichnet. Es wurde festgestellt, daß aufgrund dieses Abstands d der Bereich, an dem der Toner angezogen wird und an der Oberfläche des Ladungsbildträgers haftet, um den Abstand d innerhalb des Randbereichs liegt, was die Ursache für die Entwicklungsausfallerscheinung im Randbereich des Bilds ist. Der theoretische Wert des Abstands d steht mit dem Abstand D zwischen der Oberfläche des Ladungsbildträgers und der Oberfläche des elektrisch leitenden Teils (Entwicklungselektrode) des Tonerauflageelements in Zusammenhang, wobei annähernd das Verhältnis d « D/5 gilt (unter der Voraussetzung, daß der bildfreie Bereich das Potential Null hat und sowohl der Bildbereich als auch der bildfreie Bereich sich in jeder Richtung im Zuge einer geraden Linie senkrecht zur Oberfläche bzw. in der Oberfläche des Ladungsbildträgers erstrecken. Tatsächlich wurde jedoch das Verhältnis zucf=! D/10 ermittelt, was anscheinend auf die Flugeigenschaften des Toners und andere damit zusammenhängende Faktoren zurückzuführen ist.

Wenn andererseits der schmälste Bereich des Ladungsbilds wie beispielsweise an Buchstaben, Bildmustern oder Symbolen, die auf der Oberfläche des Ladungsbildträgers ausgebildet sind (wie beispielsweise ein Teilbereich einer derartigen dünnen Linie), eine Bildbreite c hat und diese Breite ausreichend schmal reproduziert wird, kann ein sehr deutliches und scharfes Bild erzielt werden. Natürlich kann nicht nur der schmälste Bereich des Bilds, sondern auch der Umfang des Bilds als Ganzes sehr scharf gemacht werden, so daß sich die vorstehend beschriebene Wirkung zeigt. Als Bedingung für diesen Zweck ist der folgende Zusammenhang ermittelbar: c — 2d > 0. Demgemäß ist die Grenzbedingung, bei der ein Bild mit einer Bildbreite c reproduzierbar ist oder nicht, im wesentlichen durch c = 2d gegeben, so daß dabei der Abstand D zu D « 1 Oc/ (= 5c) ermittelt werden kann. Das heißt, die vorangehend genannte Ungleichung kann auch als c > D/5 ( = 2d) dargestellt werden, woraus ersichtlich ist, daß der Abstand D gleich 5c oder kleiner gemacht werden sollte, um die Bildbreite c zu reproduzieren. Wenn der Abstand D groß gemacht wird, wird dementsprechend die reproduzierbare Bildbreite cgroß.

Als weiteres Beispiel sei angeführt, daß die zum Kopieren notwendige Bildauflösung gewöhnlich zumindest 5 Linien/mm beträgt und daß die Stärke der dünnen Linien des zu reproduzierenden Bilds ungefähr 100 μΐη ist. Zum Einhalten einer derartigen Auflösung ist daher die Bedingung D < 500 μΐη (d < 50 μπι) einzuhalten. Die Wahl der Bildbreite ist bei einer geeigneten Lage des Abstands mit 500 μπι oder weniger, d.h. bei einer durch D₁ = 5(C₀ — Ci) dargestellten Einstellung gegeben, da in diesem Fall der Unterschied zwischen einer zu reproduzierenden Bildbreite Q und der Bildbreite Co des Ladungsbilds, nämlich (Cq- Q), als Breite des nicht entwickelten Randbereichs gewählt ist Dabei ist anzumerken, daß in der Darstellung in Fi g. 5 die Oberfläche der Tonerteilchenschicht 4 im wesentlichen eben dargestellt ist, wobei die Schichtdicke a dieser ebenen Fläche als Bezug genommen ist, während die Oberfläche der Tonerteilchenschicht und die Oberfläche des Ladungsbildträgers 1 mit einem gegenseitigen Abstand D ange-

5 ordnet sind. Diese Darstellung unterscheidet sich von einem Zustand, bei dem ein Ladungsbild vorliegt. Die Darstellung dient daher zur besseren Verdeutlichung der Schichtdicke und des Abstands.

Die F i g. 6 zeigt eine tatsächliche Entwicklungsvorrichtung zur praktischen Anwendung des Bildentwickiungsverfahrens. Der Ladungsbildträger 1 kann ein Isoliermaterial aufweisen, auf dem ein Ladungsbild hinreichend festgehalten wird. Der Ladungsbildträger 1 kann auch aus anorganischen photoleitfähigen Materialien wie ZnO, CdS, CdSe oder Se, organischen photoleitfähigen Materialien wie Polyvinylcarbazol oder diesen anorganischen oder organischen photoleitfähigen Materialien mit einer darauf angebrachten durchsichtigen Isolierschicht hergestellt sein, um so die Ausbildung des Ladungsbilds direkt an der Oberfläche des Bildträgermaterials zu ermöglichen.

Der Ladungsbildträger 1 ist zur Ausbildung eines Ladungsbilds mit der vorangehend genannten photoleitfähigen Schicht oder der photoleitfähigen Schicht 2 mit der durchsichtigen Isolierschicht an ihrer Oberfläche versehen, während auf die Rückseite der photoleitfähigen Schicht die Elektrode 3 aufgebracht ist, so daß das Ladungsbild an der der Rückfläche gegenüberliegenden Oberfläche Ii gehalten werden kann. Es ist natürlich möglich, in Abhängigkeit von dem für den Ladungsbildträger 1 gewählten Material das Ladungsbild durch ein bekanntes elektrophotographisches Verfahren auf dem Ladungsbildträger auszubilden oder das Ladungsbild an einer anderen Stelle auszubilden und dann auf den Ladungsbildträger zu übertragen. Eine zur Entwicklung dienende Tonerteilchenschicht 4 befindet sich auf dem Tonerauflageelement 5.

Das Tonerauflageelement 5 muß so aufgebaut sein, daß auf ihm der Toner auf dem Weg zur Entwicklungszone festgehalten wird. Das Tonerauflageelement kann die Tonerteilchen an seiner Oberfläche durch Ausübung elektrostatischer Kraft, magnetischer Kraft oder Haftungskraft festhalten. Dem Toner werden magnetische Eigenschaften erteilt und die Tonerteilchenschicht 4 aus diesem magnetischen Toner wird zugleich mit der Drehung eines Zylinders aus nichtmagnetischem Metall bewegt, innerhalb dessen eine Magnetwalze angeordnet ist
Der Zylinder aus nichtmagnetischem Metall kann beispielsweise aus Aluminium bestehen, während die Oberflächen-Magnetflußdichte der Magnetwalze im Bereich von 60 bis 130 mT liegen kann. Die Oberfläche des als Tonerauflageelement dienenden Metallzylinders kann entweder direkt oder über eine Isolierschicht oder eine Halbleiterschicht indirekt mit dem Toner in Berührung gebracht werden. Es ist jedoch wichtig, daß das Tonerauflageelement mindestens ein elektrisch leitendes Element wie den Metallzylinder hat, da dieses elektrisch leitende Element als Entwicklungselektrode zum Sicherstellen einer zufriedenstellenden Entwicklung wirkt Das Tonerauflageelement 5 mit der an seiner Oberfläche festgehaltenen Tonerteilchenschicht 4 und der Ladungsbildträger 1 werden einander in einer Entwicklungszone mittels einer (nicht gezeigten Stellvorrichtung) so gegenübergesetzt, daß ein vorbestimmter Abstand D zwischen der Oberfläche der elektrisch leitenden Elektrode des Tonerauflageelements und der Oberfläche des Ladungsbildträgers 1 eingehalten wird.

Bei Verwendung eines Metallzylinders entspricht der Abstand zwischen der Zylinderoberfläche und der Oberfläche des Ladungsbildträgers dem vorstehend genannten Abstand D. Der Stellvorrichtung zur Lagerung der Trommeloberfläche und der Oberfläche des Ladungsbildträgers in dem Abstand D kann irgendeine bekannte Einrichtung sein. Es ist natürlich möglich, in Abhängigkeit von Erfordernissen des zu reproduzierenden Bilds die Stellvorrichtung fest oder veränderbar zu machen. Zum festen Beibehalten des Abstands zwischen den Elementen kann beispielsweise eine Walze verwendet werden, die mit dem Tonerauflageelement in der Weise in Eingriff steht, daß die die Oberfläche des Ladungsbildträgers oder deren Elektrode berührt, sowie einer Andruckfeder, die während der Drehung der Walze auftretende Vibrationen abfängt, um damit eine ständige Berührung zwischen der Walze und dem Ladungsbildträger beizubehalten. Die in F i g. 6 gezeigte Vorrichtung ist so aufgebaut, daß eine (durch strichpunktierte Linien dargestellte) Abstandshaltewalze S vorgesehen ist, die koaxial mit der als Tonerauflageelement dienenden Zylinderwalze dreht und mit dem Randbereich der Oberfläche des Ladungsbildträgers in Berührung steht.

Für einen veränderbaren Abstand wird das Tonerauflageelement mittels eines bewegbaren Tisches gelagert, der auf den gewünschten Abstand eingestellt wird.

Wenn das Tonerauflageelement 5 und der Ladungsbildträger 1, die beide drehen, die Entwicklungszone erreichen, wobei zwischen ihnen ein derartiger Abstand beibehalten wird, daß die Oberfläche Ii des Ladungsbildträgers außer Berührung zur Oberfläche 4j der Tonerteilchenschicht steht, wird der bildfreie Bereich 6 nicht entwickelt, während in dem Bildbereich 7 die Tonerteilchen aufgerichtet werden und die Entwicklung herbeiführen. Unterhalb eines Tonerzuführtrichters 9, der mit einer geeigneten Menge an Nachfülltoner 10 gefüllt ist, ist ein Einstellelement in Form einer federnden Rakel angebracht, um auf dem Tonerauflageelement eine Tonerschicht mit einer vorbestimmten Dicke auszubilden.

Als Einstellelement zum Gleichförmighalten der Tonerschicht kann beispielsweise neben der federnden Rakel eine starre Rakel, die eine bestimmte Abstandsbreite zur Tonerauflagefläche einhält, eine starre Walze oder eine gerändelte Walze verwendet werden. Jedes dieser Einstellelemente ermöglicht entsprechend seiner Eigenschaften unterschiedliche Bedingungen für eine wirkungsvolle Funktion. Im folgenden werden weitere Einzelheiten für den Fall der Verwendung der federnden Rakel beschrieben.

Zum Ausbilden einer Tonerschicht mit der vorbestimmten Dicke wird ein Gummi- oder Kautschukmaterial mit der Härte 70 oder darunter verwendet. Die aus diesem Gummimaterial bestehende federnde Rakel wird mit der als Tonerauflageelement 5 dienenden Trommeloberfläche bezüglich deren Längsrichtung mit einem Andruck von 0,4 bis 40 g/cm² in Andruckberührung gebracht, wodurch eine den praktischen Erfordernissen im wesentlichen entsprechende Dicke der Tonerschicht eingehalten werden kann. Bei Verwendung von beispielsweise Urethan-Kautschuk oder Silikon-Kautschuk und bei Andruckberührung der Rakel aus diesem Kautschukmaterial mit der Trommeloberfläche unter einem Druck von 8 g/cm² kann eine gleichförmige Dikke der Tonerschicht von 50 μΐη oder ungefähr 50 μπι erzielt werden. Ferner ist nicht nur eine Regulierung der Schichtdicke, sondern auch die Wahl eines Materials außerordentlich wirkungsvoll, mit dem dem Toner eine gewünschte Ladungspolarität erteilt werden kann. Wenn beispielsweise zur positiven Ladung des aus Polystyrol, Magnetit und Ruß zusammengesetzten Toners Äthylen-Propylen-Kautschuk, fluorisierter Kautschuk, Naturkautschuk, Polychlorbutadien, Polyisopren oder Nitril-Kautschuk gewählt wird oder zur negativen Ladung des Toners Silikon-Kautschuk, Polyurethan-Kautschuk oder Styrol-Butadien-Kautschuk gewählt wird, verbessert sich die Reibungsladewirkung der Tonerteilchen, obgleich sich die Wirkung in Abhängigkeit von dem Tonermaterial ändert.

Wenn ferner ein geeignet gewählter elektrisch leitender Kautschuk als Reibungsladekörper verwendet wird, kann eine übermäßige Reibungsladung des Toners verhindert werden. Dementsprechend kann eine elektrostatische Zusammenballung oder Verfestigung der Tonerteilchen verhindert werden sowie auch eine wirkungsvolle Lockerung eines Toners herbeigeführt werden, der sich zusammengeballt und verfestigt hat. Insbesondere wenn der Toner bei Verwendung des magnetischen Zylinders auf elektrostatische Weise festgehalten wird, ist die Wirkung der Reibungsladung beträchtlich, wenn das gesteigerte Haftvermögen des Toners auf der Oberfläche des Tonerauflageelements berücksichtigt wird. Dabei ist der zur Erzielung eines günstigen Ergebnisses verwendete magnetische Toner eine Mischung aus 50 Gew.-Teilen Polystyrol, 40 Gew.-Teilen Magnetit, 3 Gew.-Teilen eines Ladungssteuermittels und 6 Gew.-Teilen Ruß, wobei die durchschnittliche Teilchengröße im Bereich von 5 bis 10 μίτι liegt.

Im folgenden werden weitere Ausführungsformen der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens erläutert. Zuvor wird anhand der F i g. 7 eine elektrophotographische Einrichtung beschrieben, bei der die Entwicklungsvorrichtung anwendbar ist.

Gemäß F i g. 7 weist ein Ladungsbildträger 11 in Zylinderform einen Körper mit einer auf diesem aufgebrachten photoleitfähigen Schicht auf. Weiterhin sind eine Ladevorrichtung 12 und eine Belichtungsstation 13 vorgesehen, wobei letztere Ladungsbildträger It Lichtstrahlen projiziert, die entsprechend einer Vorlage oder eines Bildsignals bildmäßig moduliert sind. Mit diesen Komponenten wird auf dem Ladungsbildträger ein Ladungsbild ausgebildet. Zur Erzeugung des Ladungsbiids können unterschiedliche Verfahren angewandt werden. Außer dem dargestellten Carlson-Verfahren können auch Verfahren angewendet werden, wie sie in den japanischen Patentveröffentlichungen 42-23 910, 43-24 748, 42-1 97 748 oder 44-13 437 beschrieben sind. In einer Entwicklungsstation 14 wird entsprechend dem Ladungsbild auf dem Ladungsbildträger 11 ein sichtbares Tonerbild entwickelt. In einer Übertragungsstation 15 wird dieses Tonerbild auf Bildempfangsmaterial 16 übertragen. Zur Verbesserung der Übertragbarkeit wird in manchen Fällen dem Tonerbild vor der Bildübertragung mittels eines Koronaentladers eine elektrische Ladung erteilt Es ist ferner möglich, das sog. elektrostatische Bildübertragungsverfahren anzuwenden, bei dem das Ladungsbild auf dem Ladungsbildträger 11 zunächst einmal auf einen gesonderten Ladungsbildträger übertragen und danach dieses Bild mittels der Entwicklungsstation 14 sichtbar gemacht wird. In einer Reinigungsstation 17 wird restlicher Toner von dem Ladungsbildträger 11 entfernt.

Die F i g. 8 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform der Entwicklungsvorrichtung, bei der ein Ladungsbildträger 18 ein Ladungsbild hält und in Pfeilrichtung

transportiert, während über einen (nicht gezeigten geeigneten Trichter magnetischer Toner 20 in einen Vorratsbehälter 19 eingefüllt wird. Der für die Entwicklungsvorrichtung verwendete magnetische Toner kann elektrisch leitender oder auch isolierender Toner sein. Im Falle des Bildübertragungsverfahrens mit Bildübertragung auf das Bildempfangsmaterial wird im Hinblick auf die Bildübertragbarkeit vorzugsweise isolierender Toner verwendet.

Bei den nachfolgenden Erläuterungen wird isolierender magnetischer Toner verwendet. Der magnetische Toner 20 in dem Behälter 19 wird durch Reibung mit einem nichtmagnetischen Tonerauflageelement 21 in Form eines Endlosbandes aufgeladen und auf dieses aufgebracht, wodurch eine Tonerteilchenschicht 22 gebildet wird. Die Tonerteilchenschicht 22 läuft in Pfeilrichtung durch Drehung einer Transportwalze 23 um, auf die das Tonerauflageelement 21 in Form des Endlosbands aufgezogen ist. Die zu einer Entwicklungszone 24 transportierte Tonerschicht 22 wird durch das Magnetfeld eines fest an der Gegenseite des Tonerauflageelements 21, d.h. an der Rückseite des Tonerauflageelements 21 angebrachten Magneten 25 aufgerichtet und dient zur Entwicklung des Ladungsbilds. Bei der Entwicklung bewegt sich diese Tonerschicht in gleicher Richtung wie das Tonerauflageelement und ihr äußerster Schichtteil bewegt sich mit der gleichen Geschwindigkeit wie der Ladungsbildträger. Zur Einregelung der Dicke der Tonerschicht in ihrem aufgerichteten Zustand und zur Vermeidung einer Berührung der äußersten Schicht dieser aufgerichteten Tonerteilchen mit dem bildfreien Bereich des Ladungsbilds ist ein Einstellelement vorgesehen, das entsprechend dem Abstand zwischen dem Tonerauflageelement und dem Ladungsbildträger die Tonerschicht auf einer vorbestimmten Dicke hält. Auf diese Weise hat der aufgerichtete Toner zur Oberfläche des Ladungsbildträgers den vorstehend genannten geringen Abstand und wird durch das elektrische Feld des Ladungsbilds bei Vorhandensein des Magnetfelds gleichförmig von dem Tonerauflageelement weg aufgerichtet und zur Oberfläche des Ladungsbilds übertragen. Zum Einhalten des Abstands ist eine frei drehbare Abstandswalze S an einem Ende oder an beiden Enden zwischen dem Magneten und dem Ladungsbildträger angeordnet, wie es durch die strichpunktierte Linie gezeigt ist. Das Tonerauflageelement besteht aus einem Material, das dem Toner eine Reibungsladung mit zur Polarität des zu entwickelnden Ladungsbildes entgegengesetzter Polarität erteilt

Die Fig.9 zeigt eine weitere Ausführungsform der Entwicklungsvorrichtung, wobei die gleichen Elemente wie diejenigen in F i g. 8 mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind, in dem Vorratsbehälter 19 ist Entwickler 26 aus einer Mischung von magnetischem Toner und einem Eisenpulverträger enthalten. Durch eine (nicht gezeigte) Schwingeinrichtung oder durch Rühren des Toners und des Trägers wird dem isolierenden Toner durch Reibung zwischen dem Toner und einem Tonerauflageelement 27 eine triboelektrische Ladung erteilt. Obgleich das Anhaften des Toners auf dem Tonerauflageelement 27 allein durch diese Reibungsladung bewerkstelligt werden kann, werden vorteilhafte Ergebnisse dann erzielt, wenn eine Vor-Ladung mittels eines Koronaentladers 28 erfolgt Der dargestellte Koronaentlader 28 arbeitet mit einer vorgespannten Wechselspannung.

Eine Magnetanordnung 30 mit mehreren Magnetpolen ist an der Rückseite des Tonerauflageelements 27 angeordnet und erzeugt ein auf den Toner einwirkendes Magnetfeld. Diese Magnetpole rufen eine an dem mittels des Tonerauflageelements transportierten magnetischen Toner 29 wirkende Magnetkraft hervor, durch die eine Umwälzung des Toners auf dem Tonerauflageelement erzielt wird und eine gleichförmige Dicke der Tonerteilchenschicht eingehalten wird. Es ist natürlich möglich, zur Einstellung der Dicke der Tonerteilchenschicht eine Rakel an dem Tonerauflageelement in der Nähe der Entwicklungszone 24 vorzusehen. In der Entwicklungszone 24 ist ein kleiner Zwischenraum zwischen der Oberfläche der Tonerschicht 29 und der Oberfläche des Ladungsbildträgers 18 derart gebildet, daß die äußerste Schicht des Toners nicht den bildfreien Bereich der Oberfläche des Ladungsbildträgers berührt. Das Tonerauflageelement ist so eingestellt, daß die äußerste Schicht des Toners sich mit der gleichen Geschwindigkeit und in der gleichen Richtung wie der Ladungsbildträger bewegt. Während des Entwickeins wird infolge des Magnetfelds die Tonteilchenschicht aufgerichtet, woraufhin dieser aufgerichtete Toner eine weitere Aufrichtung durch das elektrische Feld des Ladungsbilds erfährt, so daß es zur Entwicklung gleichförmig die Tonerauflagefläche verläßt und zum Ladungsbildträger übertragen wird.

Bei diesem Aufbau der Entwicklungsvorrichtung wird der Zweikomponentenentwickler in dem Vorratsbehälter 19 zum Zeitpunkt der Entwicklung getrennt, so daß alleine mit dem magnetischen Toner entwickelt wird.

Die Besonderheiten dieser Entwicklungsvorrichtung liegen darin, daß durch die vielen Pole der Magnetanordnung 30 die Magnetkraft an der Bewegungsbahn des Toners und in der Entwicklungszone einwirkt, wobei sich der Toner unter Umlauf an dem Tonerauflageelement bewegt, wodurch eine Ungleichmäßigkeit der Tonerdicke ausgeschaltet wird. Weitere Besonderheiten liegen darin, daß das Tonerauflageelement infolge der Koronaentladung mit vorgespannter Wechselspannung geladen wird, damit der Toner an dem Tonerauflageelement anhaftet, und daß wegen der mit der gleichen Polarität wie das zu entwickelnde Ladungsbild gewählten Vorspannung keine Möglichkeit der Aufladung des Tonerauflageelements besteht. Ferner wird zur Erzielung einer Tonerteilchenschicht gleichförmiger Dicke der Toner auf das Tonerauflageelement als Zweikomponentenentwickler aufgebracht. In diesem Fall werden als Träger z. B. Glaskörner neben dem Eisenpulver verwendet und dem Toner wird eine Reibungsladung mit zur Polarität des Ladungsbilds entgegengesetzter PoIarität erteilt

Die Fig. 10 zeigt eine dritte Ausführungsform der Entwicklungsvorrichtung, bei der die gleichen Elemente wie in den F i g. 8 und 9 mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind. Ein bandförmiges Tonerauflageelement 31 ist zwischen eine Abgabewalze 32 und eine Aufwickelwalze 33 gespannt und bewegt sich in Pfeilrichtung, um den Toner seitlich zum trommeiförmigen Ladungsbildträger 18 zum Ladungsbild zu übertragen. Mittels einer federnden Rakel 34 wird der magnetische Toner 20 auf das Tonerauflageelement 31 aufgebracht. Die Oberfläche dieser federnden Rakel wird unter Andruckberührung mit dem Tonerauflageelement gehalten, um ein Durchlaufen des magnetischen Toners zwischen dem Toneraufiageelement und der Rakel zu erreichen. Dabei wird die Dicke der an dem Tonerauflageelement anhaftenden Tonerteilchenschicht eingestellt und dem Toner eine elektrische Ladung mit zur Polarität des Ladungsbilds entgegengesetzter Polarität erteilt An-

stelle der federnden Rakel kann beispielsweise auch eine Walze, ein Band verwendet werden. Ferner kann die Rakel elektrisch leitend sein. Ein Magnet 35 dient zum Anziehen des magnetischen Toners 20 an das Tonerauflageelement 31 und zum Transportieren des Toners bis zur federnden Rakel. Ein Magnet 36 erzeugt ein zur Entwicklungszone 24 hin gerichtetes Magnetfeld.

Besonderheiten dieser Ausführungsform sind, daß der magnetische Toner durch die Magnetkraft eines gesonderten Magneten 35 zum Tonerauflageelement hin gezogen wird, die Dicke der Tonerteilchenschicht auf dem Tonerauflageelement mittels der federnden Rakel unter gleichzeitiger Ladung des Toners eingestellt wird und das Tonerauflageelement in Bandform aufgewickelt wird, um unerwünschte Auswirkungen des Harzes und L?dungssteuermittels in dem Toner beim Anhaften an dem Tonerauflageelement auszuschalten.

Die F i g. 11 zeigt eine vierte Ausführungsform der Entwicklungsvorrichtung, bei der die gleichen Elemente wie bei den vorangehenden Ausführungsformen mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind. Einen Zylinder 37 aus nichtmagnetischem Material wird als Tonerauflageelement für magnetischen Toner verwendet Dieser Zylinder wird in Pfeilrichtung so gedreht, daß er sich in der gleichen Richtung wie der Ladungsbildträger und mit der gleichen Geschwindigkeit zur Entwicklungszone hinbewegt. Die Lage dieses Zylinders kann wahlweise unterhalb oder seitlich des trommeiförmigen Ladungsbildträgers gewählt werden. Der Abstand zwischen der Oberfläche dieses nichtmagnetischen Zylinders und der Oberfläche des Ladungsbildträgers kann durch Anbringen von (durch strichpunktierte Linie gezeigten) Abstandswalzen S an den Endteilen des Zylinders unter koaxialer Drehung konstantgehalten werden. In eine Magnetwalze 38 ist der nichtmagnetische Zylinder 37 eingesetzt Die Magnetwalze 38 hat eine Mehrzahl von Magnetpolen und soll zumindest einen Magnetpo' zum Anziehen des magnetischen Toners 20 aus dem Vorratsbehälter 19 sowie einen Magnetpol für die Entwicklung haben, der ein zur Entwicklungszone hin gerichtetes Magnetfeld erzeugt. Ferner ist es vorteilhaft, dazwischen einen Tonertransport-Magnetpol vorzusehen, um eine gleichförmige Dicke der Tonerteilchen sicherzustellen. Ein Einstellelement 34 reguliert die Schichtdicke des an dem Tonerauflageelement 37 anhaftenden magnetischen Toners 30 und bringt den Toner dünn auf die Oberfläche des Tonerauflageelements 37 auf. Das Einstellelement 34 besteht aus einer federnden Rakel und berührt das Tonerauflageelement mit einem Andruck von 0,4 bis 40 g/cm², wobei der Toner zwischen dem Einstelleiement 34 und dem Tonerauflageelement 37 so hindurchgeführt wird, daß eine Tonerteilchenschicht mit einer Dicke gebildet wird, die die vorangehend genannten Bedingungen erfüllt Der von dem Vorratsbehälter 19 her zuzuführende magnetische Toner 20 kann isolierend oder elektrisch leitend sein. Das Tonermaterial und das Material für das Tonerauflageelement werden vorzugsweise so gewählt, daß der an das Tonerauflageelement angezogene Toner eine Reibungsladung erhält, wenn er auf diesem bewegt wird. Diese elektrische Ladung unterstützt die Tonerübertragung in der Entwicklungszone.

Bei Verwendung von elektrisch leitendem Toner ist der Entwicklungsmechanismus anders als bei isolierendem Toner. Der von der Magnetkraft auf dem Tonerauflageelement gehaltene magnetische Toner trennt sich nämlich von dem Tonerauflageelement und wandert zum Ladungsbild aufgrund der Induzierung elektrischer Ladung. Demgemäß ist es vorteilhaft, das Tonerauflageelement elektrisch leitend zu machen, um dadurch eine Ladungsinduzierung im Toner zu erreichen. Wenn hinsichtlich der Gleichförmigkeit und Lebensdauer des Tonerauflageelements eine isolierende Beschichtung auf dessen Oberfläche aufgebracht wird, wird eine Erdung über die magnetische und elektrisch leitende Tonerschicht notwendig, wozu die Rakel vorzugsweise elektrisch leitend sein sollte.

to Die Fig. 12 zeigt eine fünfte Ausführungsform der Entwicklungsvorrichtung, bei der die gleichen Elemente wie bei den vorangehenden Ausführungsformen mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind. Der Aufbau dieser Entwicklungsvorrichtung entspricht der in F i g. 11 gezeigten mit der Ausnahme, daß die Tonerteilchen aus magnetischem Toner mittels des Magnetfeldes zwischen benachbarten Polen in der Entwicklungszone gesteuert wird, wobei die Entwicklungszone so aufgebaut ist, daß der Entwicklungsvorgang von der Seite des Ladungsbildträgers IS her erleichtert ist. Da bei dieser Entwicklungsvorrichtung der Toner in der Entwicklungszone zwischen den benachbarten Magnetpolen gehalten ist, sind die Tonerteilchen auf dem Tonerauflageelement in einem Zustand, bei dem sie auf dieses Auflageelement hing, 'egt sind. Das hat zur Folge, daß die wechselseitige Berührung zwischen den Tonerteilchen groß ist und die Begrenzung der Tonerteilchen durch die Magnetkraft stark ist, so daß der Abstand zwischen dem Ladungsbildträger und dem Tonerauflageclement sehr klein gemacht werden kann, wodurch besonders die Reproduzierbarkeit dünner Linien verbessert ist. Da jedoch zwischen diesen Magnetpolen die magnetischen Kraftlinien nicht in Richtung der elektrischen Kraftlinien gerichtet sind, tritt keine wesentliche Aufrichtung des Toners unter Einwirkung des Magnetfelds auf, so daß das erzeugte Bild mangelhafte Gleichförmigkeit hat Dementsprechend ist die Wahl einer Ausführungsform der Entwicklungsvorrichtung in Abhängigkeit von der Art des zu erzielenden Bilds notwendig, d. h., entweder der in F i g. 11 gezeigten Form, bei der die Magnetpole in der Entwicklungszone angeordnet sind, oder der in Fig. 12 gezeigten Form, bei der die Aufrichtung der Tonerketten zwischen den Magnetpolen in der Entwicklungszone auftritt.

Die Abmessungen der vorstehend beschriebenen unterschiedlichen Ausführungsformen der Entwicklungsvorrichtung können so verkleinert werden, daß sie für ein Aufzeichnungsgerät irgendeines beliebigen Formats geeignet sind. Ferner sind diese Ausführu.igsformen so aufgebaut, daß eine gleichförmig dünne Tonerschicht auf dem Tonerauflageelement ausgebildet wird und daß kein Toner den bildfreien Bereich an der Oberfläche des Ladungsbildträgers berührt, jedoch der Toner fehlerlos dem Bildbereich des Ladungsbildes zugeführt wird, wodurch das entwickelte Bild eine gleichförmige Dichte hat und frei von Schleierbildung ist. Insbesondere ist eine Entwicklung mit einem Einkomponenten-Entwickler möglich, bei dem keine Trägerteilchen notwendig sind. Dies ermöglicht eine gleichmäßige Bildqualität und eine Steigerung der Stabilität der Bildqualität gegenüber irgendwelchen Umgebungsänderungen. Dadurch, daß ferner für die Entwicklung Magnetkraft verwendet wird, kann die Stabilität der Toneraufrichtung bei dem Entwicklungsvorgang gesteigert werden, was zu einer Verbesserung der Bildqualität beiträgt. Wenn weiterhin diese Magnetkraft für den Tonertransport herangezogen wird, kann mit einem vereinfachten Aufbau eine äußerst stabile Transportfähigkeit erzielt werden, die

20

Veränderung der Relativfeuchtigkeit und anderer Faktoren aushält Selbst bei Verwendung eines elektrisch leitenden Toners ermöglicht die Magnetkraft einen gleichmäßig stabilen Tonertransport Wenn ferner bei dem Tonertransport die Magnetpole so angeordnet sind, daß sie eine Relativbewegung bezüglich der Tonerteilchenschicht ausführen, bewirkt diese Relativbewegung eine Umwälzung des Toners, was die gleichförmige Verteilung der Tonerteilchenschicht fördert Beispielsweise hat die in Fi g. 11 gezeigte Magnetwalze 38 abwechselnde Magnetpole unterschiedlicher Polarität und wird gedreht Dabei wurde festgestellt, daß nicht nur eine gleichförmige Tonerschicht erzielbar ist, sondern auch die bewegte Menge des magnetischen Toners auf dem Tonerauflageelement steuerbar ist, was so^r.. _>hl im Hinblick auf die Steuerung der Ladungsmenge als auch hinsichtlich einer verbesserten Tönung des entwikkelten Bilds vorteilhaft ist Bei dem relativ bewegten Magnetfeld sind ferner die Berührungen zwischen den magnetischen Tonerteilchen am geringsten und darüber hinaus ist wegen der kräftigen Bewegung der Tonerteilchen die Bindungskraft derselben am geringsten. Dementsprechend ist das entwickelte Bild außerordentlich gleichförmig und die Dichte des Bilds sehr hoch. Wenn die Tonerbewegung zu kräftig wird, haben die Tonerteilchen die Tendenz zu einer Streuung zu dem bildfreien Bereich hin, so daß Vorsorge getroffen werden muß, keine derartige Streuung zu verursachen. Zur Verdeutlichung des Entwicklungsverfahrens werden folgende tatsächlich ausgeführten Beispiele angegeben:

Beispiel 1

Auf einem elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterial mit einer CdS-Bindemittel-Schicht, die unter Aufschichtung einer isolierenden Schicht auf die Oberfläche eines trommeiförmigen Schichtträgers hergestellt wurde, wurde eine Ladungsbildträgerfläche mit einem Dunkelflächenpotentiai von 500 V und einem Hellflächenpotential von 0 V hergestellt.

Weiterhin wurde ein Toner mit durchschnittlicher Teilchengröße von 8 μηι und folgender Zusammensetzung hergestellt:

Beispiel 2

Unter den gleichen Bedingungen wie beim vorstehenden Beispiel 1 wurde ein elektrostatisches Ladungsbild auf dem elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterial ausgebildet Der Versuch wurde auf die gleiche Weise wie vorstehend ausgeführt.

Mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 8 μηι wurde ein Toner mit folgender Zusammensetzung hergestellt:

Polyester
Magnetit
Kohlenstoff (Ruß)
Ladungssteuermittel

70 Gew.-Teile

20 Gew.-Teile

8 Gew.-Teile

2 Gew.-Teile

Der Toner wurde auf eine Walze mit 30 mm Durchmesser aufgebracht und in der Walze ein Permanentmagnet mit 1100 mT an seiner Oberfläche angeordnet Die Magnetfeldstärke dieses Permanentmagneten betrug an der Oberfläche der Aluminiumwalze 80 mT. Wenn die Magnetpole dieses Magneten in Gegenüberstellung zu dem Aufzeichnungsmaterial zur Bildung einer aufgerichteten Tonerteilchenschicht angeordnet wurden, die Dicke der aufgerichteten Schicht auf 60 μπι gehalten wurde, der Abstand zwischen dem Aufzeichnungsmaterial und der Aluminiumwalze zu 200 μπι gewählt wurde, d. h, der bildfreie Bereich und die Oberfläche des Toners auf der Aluminiumwalzenfläche in einem Abstand von ungefähr 140 μπι gehalten wurden, und sowohl das Aufzeichnungsmaterial als auch die Aluminiumwalze in der gleichen Richtung mit einer Geschwindigkeit von 100 mm/s gedreht wurden, konnte ein Bild ohne Abschwächung in seinem Randbereich ohne Schwärzung im bildfreien Bereich reproduziert werden.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Polystyrol

Ladungssteuermittel

70 Gew.-Teile
8 Gew.-Teile
2 Gew.-Teile

45

Durch Verwendung der Entwicklungsvorrichtung mit dem in F i g. 11 gezeigten Aufbau wurde dieser Toner in einer Dicke von 40 μπι mittels der Rakel auf eine als Tonerauflageelement verwendete Aluminiumwalze mit einem Durchmesser von 30 mm aufgebracht. Der auf diese Weise aufgebrachte Toner wurde durch seine elektrostatische Ladung an der Walze festgehalten.

Wenn das elektrophotographische Aufzeichnungsmaterial mit dem darauf ausgebildeten Ladungsbild und die Oberfläche der Aluminiumwalze auf einen gegenseitigen Abstand von 150 μπι gebracht wurden, d.h. der eci Abstand zwischen dem bildfreien Bereich des Aufzeichnungsmaterials und dem Toner an der Oberfläche der Aluminiumwalze auf im wesentlichen ΙΙΟμπι gehalten wurde, und sowohl das Aufzeichnungsmaterial als auch die Aluminiumwalze zur Entwicklung in der gleichen Richtung mit einer Geschwindigkeit von 100 mm/s gedreht wurden, konnte ein Bild scharf und ohne Schwärzung im bildfreien Bereich reproduziert werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Entwickeln eines Ladungsbilds auf einem Ladungsbildträger durch Zuführen einer auf einem Tonerauflageelement befindlichen Tonerteilchenschicht in die Nähe des zu entwickelnden Ladungsbilds auf dem Ladungsbildträger, dadurch gekennzeichnet, daß die Tonerteilchenschicht aus magnetischem Toner auf einem nichtmagnetischen Tonerauflageelement ausgebildet und in der Entwicklungszone einem zum zu entwickelnden Ladungsbild hin gerichteten Magnetfeld ausgesetzt wird, wobei der Abstand zwischen dem Ladungsbildträger und dem Tonerauflageelement in der Entwicklungszone derart eingestellt wird, daß die Tonerteilchenschicht die Oberfläche des Laduiigsbildträgers im ladungsbehafteten Bildbereich berührt, im ungeladenen bildfreien Bereich dagegen nicht berührt

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen der Oberfläche der Tonerteilchenschicht auf dem Tonerauflageelement und der Oberfläche des Ladungsbildträgers auf das Zehnfache oder weniger als das Zehnfache der Dicke der Tonerteilchenschicht eingestellt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen der Oberfläche der Tonerteilchenschicht auf dem Tonerauflageelement und der Oberfläche des Ladungsbildträgers mindestens auf ein Fünftel der Dicke der Tonerteilchenschicht eingestellt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Tonerteilchenschicht mindestens 30 μηι beträgt.

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Ausbildung der Tonerteilchenschicht auf dem Tonerauflageelement deren Dicke mittels eines Einstellelements auf einen gleichmäßigen Wert eingestellt wird.

6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Tonerauflageelement mit einer elektrisch leitenden Elektrode versehen und deren Abstand zum Ladungsbildträger derart eingestellt wird, daß er kleiner als das Fünffache des kleinsten ladungsbehafteten Bildbereichs auf dem Ladungsbildträger ist.

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen der elektrisch leitenden Elektrode und dem Ladungsbildträger derart eingestellt wird, daß er größer als der Abstand zwischen der Oberfläche der Tonerteilchenschicht und dem Ladungsbildträger ist.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche, mit einem Ladungsbildträger, auf dem ein zu entwickelndes Ladungsbild ausgebildet ist, einer Entwicklungsvorrichtung mit einem Tonerauflageelement zur Aufnahme einer Tonerteilchenschicht sowie mit einer Stellvorrichtung, mit der der Abstand zwischen dem Tonerauflageelement und der Oberfläche des Ladungsbildträgers in einer Entwicklungszone einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem nichtmagnetischen Tonerauflageelement (5; 21; 27; 31; 37) eine Tonerteilchenschicht (4; 22; 29) aus magnetischem Toner ausgebildet ist und daß eine Magnetfeldquelle (5'-2; 25; 30; 36; 38) vorgesehen ist, die ein in der Entwicklungszone (24) auf die magnetische Tonerteilchenschicht einwirkendes Magnetfeld erzeugt, wobei der Abstand (DJ zwischen dem Tonerauflageelement und der Oberfläche des Ladungsbildträgers so eingestellt ist, daß die Tonerteilchenschicht die Oberfläche des Ladungsbildträgers im ladungsbehafteten Bildbereich (7) berührt, im ungeladenen bildfreien Bereich (6) dagegen nicht berührt

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Tonerauflageelement der Entwicklungsvorrichtung als umlaufende Endlosfläche ausgebildet ist

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Entwicklungsvorrichtung eine Magnetfeldquelle (35) zur Erzeugung eines Magnetfelds aufweist, das auf denjenigen Bereich des Tonerauflageelements einwirkt, in dem die Tonerteilchenschicht auf dem Tonerauflageelement auszubilden ist

11. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Entwicklungsvorrichtung eine Magnetanordnung (38) mit mehreren Magnetpolen aufweist die von demjenigen Bereich, in dem die Tonerteilchenschicht auf dem Tonerauflageelement auszubilden ist, bis hin zur Entwicklungszone (24) angeordnet sind.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein Einstellelement (8; 34) vorgesehen ist, mit dem die Dicke der auf dem Tonerauflageelement ausgebildeten Tonerteilchenschicht auf einen vorbestimmten Wert einstellbar ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Einstellelement (8; 34) aus einem Material besteht, das die Tonerteilchen mit einer vorbestimmten Polarität auflädt.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis

13, dadurch gekennzeichnet, daß ein Koronaentlader (28) vorgesehen ist, der das Tonerauflageelement auflädt, bevor die Tonerteilchenschicht (29) auf diesem auszubilden ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis

14, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen der Oberfläche der Tonerteilchenschicht (4; 22; 29) und der Oberfläche des Ladungsbildträgers (1; 18) auf das Zehnfache oder weniger als das Zehnfache der Dicke der Tonerteilchenschicht eingestellt ist.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis

14, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen der Oberfläche der Tonerteilchenschicht (4; 22; 29) und der Oberfläche des Ladungsbildträgers mindestens auf ein Fünftel der Dicke der Tonerteilchenschicht eingestellt ist.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis

15, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellvorrichtung eine Abstandswalze (S) aufweist, die zwischen der Oberfläche des Ladungsbildträgers (1; 18) und dem Tonerauflageelement angeordnet ist.