DE3008862C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Erzeugung einer Schicht eines für eine Entwicklung eines latenten Bildes verwendbaren magnetischen pulverförmigen Entwicklers auf einem Entwicklerträger nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine in der US-PS 41 26 100 beschriebene bekannte Vorrichtung dieser Art zeigt eine im Innern eines zylinderförmigen Entwicklerträgers angeordnete drehbar gelagerte Magnetwalze und ein an einer Entwicklerzuführvorrichtung befindliches, im Querschnitt L-förmiges Regulierteil mit einem magnetischen Endabschnitt, das zur Oberfläche des Entwicklerträgers weist. Von einem Magnetpol der Magnetwalze bis zum magnetischen Endabschnitt des Regulierteils verlaufen magnetische Feldlinien, deren Funktion darin besteht, ein Durchmischen des Entwicklers zu bewirken. Die beste Bildqualität ergibt sich bei dieser Vorrichtung, wenn sich die Magnetwalze dreht, d. h. bei einer sich ändernden magnetischen Kraftflußdichte zwischen der Oberfläche des Entwicklerträgers und dem magnetischen Endabschnitt, während bei Stillstand der Magnetwalze Bilder mit grober Oberflächenstruktur entstehen.

Auch in der DE-AS 28 10 520 ist eine Entwicklungsvorrichtung mit einer Vorrichtung zur Erzeugung einer Schicht eines für eine Entwicklung eines latenten Bildes verwendbaren Entwicklers mit magnetischen Teilchen ausgewiesen. An der dem Latentbildträger zugewandten Seite des Regulierteils ist ein magnetisches Teil befestigt, mit dem ein Vorhang aus Eisenpulver erzeugt wird, um so zu verhindern, daß Entwickler- bzw. Tonerteilchen von der Kante des Regulierteils unkontrolliert an den Latentbildträger geschleudert werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Erzeugung eine Entwicklerschicht auf einem Entwicklerträger gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weiterzubilden, daß eine sehr gleichmäßige Entwicklerschicht bestimmter geringer Dicke entsteht.

Diese Aufgabe wird mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst.

Unter dem Einfluß der magnetischen Feldlinien zwischen dem magnetischen Regulierteil und der Oberfläche des Entwicklerträgers reihen sich die Entwicklerteilchen kettenartig aneinander und richten sich bürstenartig auf, so daß diese Ketten während der Rotation des Entwicklerträgers auf gleiche Länge gekürzt werden. Bei der beanspruchten magnetischen Flußdichte werden die Dicke und die Gleichmäßigkeit der Schicht des magnetischen pulverförmigen Entwicklers sehr genau reguliert. Damit sind optimale Voraussetzungen für eine hohe Qualität und Wiedergabetreue des wiedergegebenen Bildes erfüllt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 ist eine schematische Schnittansicht einer Bilderzeugungsvorrichtung, bei der eine Entwicklungsvorrichtung mit einer Vorrichtung zur Erzeugung einer dünnen Entwicklerschicht vorgesehen ist.

Fig. 2 ist eine Schnittansicht einer Entwicklungsvorrichtung mit einem Schichtdicken- Regulierteil.

Fig. 3 und 4 sind schematische Ansichten, die die Arbeitsweise des Schichtdicken-Regulierteils in der in Fig. 2 gezeigten Entwicklungsvorrichtung veranschaulichen.

Fig. 5 ist eine Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels der Entwicklungsvorrichtung.

Fig. 6 bis 8 sind Kennliniendiagramme, die Ergebnisse von Versuchen an der Entwicklungsvorrichtung zeigen.

Fig. 9 ist eine Schnittansicht einer Entwicklungsvorrichtung bei einer nicht zu empfehlenden Ausführungsform.

Fig. 10 und 11 sind schematische Ansichten, die das Prinzip der Toner- bzw. Entwicklerschichtformung bei der Entwicklungsvorrichtung gemäß den Ausführungsbeispielen zeigen.

Fig. 12 ist eine Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels der Entwicklungsvorrichtung.

Fig. 13 ist eine Schnittansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der Entwicklungsvorrichtung.

Fig. 14A und 14B zeigen ein Schaltbild einer Wechselspannungs-Generatorschaltung, die bei der in Fig. 13 gezeigten Vorrichtung anwendbar ist, bzw. eine Darstellung der Kurvenform des Ausgangssignals dieser Schaltung

Die Fig. 1 zeigt schematisch ein Beispiel für eine Kopier- bzw. Aufzeichnungsvorrichtung, bei der eine Entwicklungsvorrichtung vorgesehen ist. Die Fig. 1 zeigt im einzelnen eine photoleitfähige Trommel 1 mit einer photoleitfähigen Schicht, die irgendeine Ausführungsform mit oder ohne Oberflächen-Isolierschicht sein kann und die ferner auch durch blattförmiges oder bandförmiges photoleitfähiges Material ersetzt werden kann. Ferner sind ein bekannter Sensibilisator-Lader 2 und eine Bildlicht- Projektionsvorrichtung 3 gezeigt, die zur Erzeugung eines elektrostatischen Latent- bzw. Ladungsbilds an dem photoleitfähigen Material 1 Vorlagenbilder, Lichtbilder oder mittels Bildsignalen modulierte Lichtstrahlen projiziert. Die Ladungsbilderzeugung kann nach dem sog. Carlson-Verfahren, einem Verfahren gemäß der Beschreibung in den US-PS 36 66 363 oder 40 71 361 oder nach irgendeinem anderen geeigneten Verfahren erfolgen. Eine Entwicklungsvorrichtung 4 gemäß einem Ausführungsbeispiel erzeugt ein dem Ladungsbild an dem photoleitfähigen Material 1 entsprechendes sichtbares Tonerbild, während eine Vorrichtung 5 dieses Tonerbild auf ein Bildempfangsmaterial 6 überträgt. Zur Erleichterung der Übertragung kann das sichtbare Bild beispielsweise durch Koronaentladung im voraus mit einer Ladung versehen werden. Es ist ferner möglich, ein sog. Ladungsbild-Übertragungsverfahren anzuwenden, bei dem das auf dem photoleitfähigen Material 1 aufgebrachte Ladungsbild zuerst auf einen weiteren Ladungsbildträger übertragen und dann mittels der Entwicklungsvorrichtung 4 sichtbar gemacht wird. Mit einer Reinigungsvorrichtung 7 wird der nach der Bildübertragung an dem photoleitfähigen Material 1 zurückbleibende Toner entfernt, um dadurch das photoleitfähige Material für die erneute Verwendung vorzubereiten.

Die Fig. 2 bis 4 sind schematische bzw. erläuternde Ansichten einer Entwicklungsvorrichtung, bei der eine als Ladungsbildträger verwendete photoleitfähige Trommel 1 vorgesehen ist, die gewünschtenfalls durch bandförmiges oder blattförmiges Material ersetzt werden kann. Ein Entwicklerträger 8 ist dem Latentbildträger gegenübergesetzt und bei dem dargestellten Beispiel durch einen nichtmagnetischen Zylinder gebildet. Ein feststehend in dem Zylinder angebrachter Magnet 9 ist mit wenigstens einem magnetischen Pol für die Aufnahme des Entwicklers auf dem Zylinder, ferner vorzugsweise mit einem Entwicklungs-Magnetpol in einer dem Ladungsbild gegenübergesetzten Entwicklungsstellung und mit einer geeigneten Anzahl von Entwickler-Transportpolen versehen, die zwischen den vorstehend genannten Magnetpolen angeordnet sind. Ein Regulierteil in Form einer Rakel 10 dient zur Begrenzung der Dicke einer Schicht magnetischem Entwicklers 12, der dem Zylinder 8 zugeführt ist und an diesem haftet. Der Zylinder bzw. Entwicklungsträger 8 wird mit einer darauf aufgetragenen Entwicklerschicht 11 in Pfeilrichtung gedreht, um auf diese Weise die Bildentwicklung ohne Berührung zwischen dem Entwickler und der bildfreien Fläche des Ladungsbilds an dem Latentbildträger 1 herbeizuführen. Die Dicke der Toner- bzw. Entwicklerschicht 11 wird mittels des aus einem Pol 9 a des walzenförmigen Magneten 9 austretenden Magnetfelds und dem Regulierteil 10 begrenzt, und zwar vorzugsweise in einem Bereich von 30 bis 200 µm. In dem Magnetfeld bilden die magnetischen Tonerteilchen Teilchenketten, die längs der magnetischen Kraftlinien ausgerichtet sind, wobei die Dichte beträchtlich geringer als bei dem gewöhnlichen Zustand ist. Es ist daher möglich, durch Begrenzung der Entwicklerschichtdicke mit einem rakelförmigen Regulierteil in einem Magnetfeld eine Dicke zu erzielen, die weitaus geringer als die durch Begrenzung außerhalb des Magnetfelds erzielbare Schichtdicke ist. Eine Entwicklerschichtdicken-Begrenzung mittels einer Rakel außerhalb eines Magnetfelds macht einen außerordentlichen kleinen Abstand zwischen der Rakel und dem Zylinder bzw. Entwicklerträger 8 erforderlich; dies ist mechanisch schwierig zu erzielen. Ferner ist ein derartig kleiner Abstand für einen stabilen bzw. gleichmäßigen Betrieb ungeeignet, da unter Umständen der Zwischenraum beispielsweise durch zusammengeballten Toner verstopft wird. Die Wirkung des Magneten 9 zur Dickenbegrenzung wird ersichtlich, wenn das durch den Pol 9 a erzeugte Magnetfeld einen bestimmten Wert übersteigt, wie später erläutert wird.

Die dünnste Schicht wird dann erzielt, wenn gemäß der Darstellung in Fig. 3 das Regulierteil 10 dem Magnetpol 9 a gegenübergesetzt wird. Ferner wird gemäß der Darstellung in Fig. 4 mittels einer aus magnetischem Material hergestellten Rakel das Magnetfeld angezogen, wodurch die zu einer Bürste formierten Entwicklerteilchen wie ein Vorhang zwischen dem Entwicklerträger und dem Regulierteil gehalten werden, wodurch verhindert wird, daß lose Teilchen des Entwicklers 12 mit Ausnahme eines längs der Oberfläche des Entwicklerträgers 8 transportierten kleinen Anteils unter der Rakel hindurchgelangen. Auf diese Weise ist es ermöglicht, eine außerordentlich dünne Entwicklerschicht 11 zu erzielen.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Entwicklungsvorrichtung mit einer Vorrichtung zur Erzeugung einer dünnen Entwicklerschicht erläutert. Nach Fig. 5 ist ein mehrpoliger Permanentmagnet 9 ortsfest angebracht, während ein als Entwicklerträger dienender nichtmagnetischer Zylinder 8 in der durch einen Pfeil dargestellten Richtung umläuft, die gleich der Versetzungsrichtung der Oberfläche des Latentbildträgers 1 ist. Ein von einem Entwicklerbehälter 14 zugeführter isolierender ferromagnetischer Einkomponenten- Entwickler 12 wird durch die Drehung des Zylinders 8 auf den Außenumfang desselben aufgetragen. Der Zylinder und die Entwicklerteilchen sind in der Ladungsreihe so gewählt, daß durch die Reibung der Entwicklerteilchen mit der Zylinderoberfläche an den Entwicklerteilchen Ladung mit der zur Polarität des Ladungsbilds entgegengesetzten Polarität induziert wird. In der Nähe der Entwicklerträgeroberfläche ist in einem Abstand von 50 bis 500 µm zu derselben ein Regulierteil in Form einer Eisen-Rakel 10 a angebracht. Die Rakel 10 a erstreckt sich beispielsweise gemäß der Darstellung in Fig. 5 längs der Mantellinie des nichtmagnetischen Zylinders, wobei sie einem Magnetpol 9 a (Pol S 3 in Fig. 5) des mehrpoligen Permanentmagneten 9 gegenübergesetzt angeordnet ist, um damit die Entwicklerschicht auf eine geringe Stärke von 30 bis 300 µm, vorzugsweise von 30 bis 200 µm zu begrenzen. Die Drehzahl des Zylinders wird so geregelt, daß die Umfangsgeschwindigkeit und vorzugsweise die innere Geschwindigkeit der Entwicklerschicht im wesentlichen gleich der Geschwindigkeit der Ladungsbildträger-Oberfläche sind oder dieser nahekommen. Die Rakel 10 a kann statt aus Eisen aus einem anderen magnetischen Material oder einem Magnet bestehen, der einen magnetischen Gegenpol bildet. Eine Spannungsquelle 13 dient zum Anlegen einer Wechselspannung zwischen dem nichtmagnetischen Zylinder 8 und dem Ladungsbildträger 1, während 13 a ein Schaber zum Beseitigen von an dem Entwicklerträger zurückbleibendem Entwickler ist. Das Regulierteil 10 a wird auf dem gleichen Potential wie der Entwicklerträger gehalten, um eine eventuelle Ungleichmäßigkeit bei dem Entwicklerauftrag zu verhindern.

Der magnetische Entwickler hat beispielsweise eine mittlere Teilchengröße von 5 bis 30 µm und ist nach einem bekannten Verfahren aus einem Gemisch von 75 Teilen Polystyrol, 15 Teilen Magnetit, 3 Teilen eines Ladungsregulierungsmittels und 6 Teilen Ruß hergestellt.

Natürlich kann auch irgendein anderer bekannter magnetischer Entwickler mit der genannten Teilchengröße verwendet werden, der magnetisches Pulver in einem Anteil von 15 bis 50 Gew.-% enthält.

Die mittlere Teilchengröße des Entwicklers wird auf die vorstehend genannte Größe festgelegt, da eine mittlere Teilchengröße von weniger als 5 µm eine starke elektrostatische Anziehung der Entwicklerteilchen an den nichtmagnetischen Zylinder ergibt, so daß die Ablösung der Teilchen vom Zylinder behindert und dadurch eine brauchbare Bildentwicklung unterbunden wird, und zur Bildung einer Schicht von feinen Entwicklerteilchen an der Oberfläche des nichtmagnetischen Zylinders führt, wodurch das Laden neuer Entwicklerteilchen durch Berührung mit der Zylinderoberfläche verhindert und eine verringerte Entwicklungsdichte entsteht, die sich aus der unzureichenden Entwicklerübertragung ergibt. Andererseits führt eine mittlere Teilchengröße von mehr als 30 µm zu einem groben Bild.

Ferner wird der Magnetpulver-Gehalt auf die vorstehend angeführte Weise festgelegt, da ein Gehalt von weniger als 15 Gew.-% bei dem Zerkleinerungsvorgang für die Herstellung der Entwicklerteilchen zur Bildung von Entwicklerteilchen mit verringertem Magnetpulvergehalt führt. Derartige Teilchen mit verringertem Magnetpulvergehalt ergeben einen leicht zusammenballenden Entwickler mit verringerter Fließfähigkeit. Dieser Entwickler ergibt aufgrund der Schwiergigkeit beim gleichförmigen Laden und einer verringerten Magnetkraft für die Rückübertragung eine Neigung zur Schleierbildung an dem Bild und zeigt Erschwernisse bei dem magnetischen Transport. Andererseits führt ein Magnetpulvergehalt von mehr als 50 Gew.-% aufgrund des verringerten Harzgehalts zu verschlechterten Fixiereigenschaften, wodurch ein grobes Bild entsteht.

In Verbindung mit dem vorstehend beschriebenen Entwickler wurde als nichtmagnetischer Entwicklerträger ein Aluminium- Zylinder verwendet. Der Magnet wurde durch eine Magnetwalze gebildet, deren Polarität sich für jedes Viertelkreis- oder Oktanten-Segment in der Reihenfolge N-S-N-S abwechselt. Ein Magnetpol wurde an der engsten Stelle zwischen dem Entwicklerträger und dem Latentbildträger mit dem Ladungsbild-Potentialkontrast von ungefähr 600 V angeordnet, wobei die Oberflächen-Flußdichte wie bei im Handel erhältlichen Kopiergeräten in einem Bereich von 0,06 bis 0,13 T gewählt wurde.

Die Fig. 6 bis 8 zeigen Versuchsergebnisse hinsichtlich der Entwicklerschichtdicke und der Magnetflußdichte als Funktion der Lagebeziehung des Regulierteils in bezug auf den Entwicklerträger.

Im einzelnen zeigt die Fig. 6 die Änderung der Dicke der gleichförmig auf den Entwicklerträger aufgebrachten Entwicklerschicht als Funktion des Abstands zwischen der Eisen- Rakel 10 a und dem Entwicklerträger, wobei eine feststehend innerhalb eines umlaufenden zylinderförmigen nichtmagnetischen Entwicklerträgers 8 angeordnete Magnetwalze 9 mit 4, 6 oder 8 Polen, die jeweils eine magnetische Flußdichte von 0,065 T an der Oberfläche des Tonerträgers erzeugen, oder mit acht Polen versehen ist, die jeweils eine Oberflächen-Flußdichte von 0,05 T oder 0,04 T erzeugen.

Wie aus der Fig. 6 ersichtlich ist, ändert sich die Entwicklerschichtdicke in großem Ausmaß als Funktion des Polabstands oder der Oberflächen-Flußdichte, wenn der Abstand zwischen der Rakel und dem Entwicklerträger ungefähr 400 µm übersteigt. Der durch den Polabstand verursachte Unterschied wird beispielsweise durch einen Vergleich zwischen der vierpoligen und der achtpoligen Magnetwalze deutlich, die jeweils eine Oberflächen- Flußdichte von 0,065 T ergeben. Die vierpolige Magnetwalze ergibt bei einem Abstand von nicht mehr als ungefähr 800 µm eine dünne gleichförmige Entwicklerschicht von ungefähr 200 µm Dicke, jedoch bei einem Abstand von 900 µm eine Unebenheit der Entwicklerschicht in Umfangsrichtung des zylindrischen Entwicklerträgers und bei einem Abstand von 1 mm oder darüber eine schnell ansteigende Entwicklerschichtdicke, so daß es unmöglich wird, die gewünschte dünne, gleichförmige Entwicklerschicht zu erzielen. In der Entwicklungszone kommt daher die Oberfläche der Entwicklerschicht in Berührung mit dem Latentbildträger, wodurch die später in Einzelheiten beschriebene vorteilhafte Entwicklung mit der Entwicklungsvorrichtung unterbunden wird. Andererseits ergibt die achtpolige Magnetwalze bei einem Abstand von nicht mehr als 600 µm eine dünne gleichförmige Entwicklerschicht mit ungefähr 200 µm Dicke, jedoch bei einem Abstand von 700 µm eine Unebenheit gemäß der vorstehenden Erläuterung und bei einem Abstand von 800 µm oder darüber eine gemäß der vorstehenden Erläuterung für die Bildentwicklung ungeeignete dicke Entwicklerschicht. Auf ähnliche Weise ergibt eine sechspolige Magnetwalze eine dünne gleichförmige Entwicklerschicht, wenn der Abstand nicht über 700 µm beträgt, jedoch eine für die vorteilhafte Entwicklung mit der Entwicklungsvorrichtung ungeeignete dicke Entwicklerschicht bei einem größeren Abstand.

Was die Auswirkung der Änderung der Magnetflußdichte bei konstantem Polabstand betrifft, so kann eine dünne gleichförmige Entwicklerschicht bei einem Abstand von ungefähr 500 bis 400 µm erzielt werden, wenn gemäß der Darstellung in Fig. 6 bei der achtpoligen Magnetwalze die Oberflächen-Flußdichte von 0,065 T auf 0,05 T bzw. 0,04 T geändert wird. Ein gleichartiges Verhalten ist zu beobachten, wenn die Oberflächen-Flußdichte einer vierpoligen Magnetwalze von 0,065 T auf 0,085 T verändert wird. Ferner ist festzustellen, daß eine Steigerung der Polstärke einer vierpoligen Magnetwalze auf 0,13 T mit Ausnahme einer geringfügigen Verschmälerung der Bildlinien keine Auswirkung auf die Entwicklungseigenschaften hat.

Die vorstehend genannten Ergebnisse beruhen auf dem Umstand, daß das einem Magnetpol der Magnetwalze gegenübergesetzte Regulierteil in Form der Eisen-Rakel mittels des Pols durch Induktion magnetisiert wird, so daß ein starkes Magnetfeld zwischen der Rakel und dem Entwicklerträger entsteht. Die Fig. 7 zeigt die Intensität des starken Magnetfelds bei Messung mit dem gemäß Fig. 6 verwendeten Magnetwalzen und einem Abstand von 800 µm zwischen der Rakel und dem Entwicklerträger. Gemäß der Darstellung in Fig. 7 wird das Magnetfeld zwischen der Rakel und dem Entwicklerträger um so stärker, je größer der Polabstand bzw. die Magnetisier-Breite wird. Ferner ist bei konstantem Polabstand das Magnetfeld zwischen der Rakel und dem Entwicklerträger annähernd proportional der Flußdichte des Magnetisierungs-Pols. Beispielsweise ergibt eine vierpolige Magnetwalze eine mittlere Magnetfeld-Intensität von 0,164 T bzw. 0,21 T bei einer Flußdichte des Pols von 0,065 T bzw. 0,092 T an der Oberfläche des Entwicklerträgers.

In weiterem Zusammenhang mit Fig. 7 zeigt die Fig. 8 die Änderung der Flußdichte zwischen dem Regulierteil in Form der Eisen- Rakel und dem Entwicklerträger als Funktion des Abstands zwischen diesen, wobei die Magnetwalzen gemäß Fig. 6 verwendet werden. In Fig. 8 sind Punkte aufgetragen, die denjenigen Abstand zwischen der Rakel und dem Entwicklerträger darstellen, der eine brauchbare Begrenzung der Entwicklerschicht auf gleichförmige und geringe Dicke zuläßt. Gemäß der vorangehenden Erläuterung ergibt sich bei einer achtpoligen Magnetwalze der Abstand zwischen Regulierteil und Entwicklerträger, der eine gleichförmige Begrenzung der Entwicklerschicht auf ungefähr 200 µm zuläßt, entsprechend der Flußdichte des Magnetpols der Magnetwalze von 0,04, 0,05 bzw. 0,065 T zu 400, 500 bzw. 600 µm. Diese jeweils an den entsprechenden Flußdichte-Kurven aufgetragenen Abstandswerte von 400, 500 bzw. 600 µm ergeben eine mittlere Flußdichte von ungefähr 0,135 T zwischen der Rakel und dem Entwicklerträger. Eine geringere Flußdichte ergibt einen übermäßig großen Abstand zwischen der Rakel und dem Entwicklerträger, der gemäß der Darstellung anhand der Fig. 6 keine brauchbare Begrenzung der Entwicklerschichtdicke ergibt. Aus dem Vorstehenden kann geschlossen werden, daß die Flußdichte zwischen der Rakel und dem Entwicklerträger mindestens 0,135 T betragen muß, um die Entwicklerschichtdicke auf einen Wert in dem Bereich von 30 bis 300 µm und vorzugsweise von 30 bis 200 µm zu begrenzen, wie es vorstehend schon erläutert wurde.

Auf ähnliche Weise wird entsprechend einer vierpoligen, sechspoligen bzw. achtpoligen Magnetwalze der maximale Abstand zur Erzielung einer gleichmäßigen und geringen Entwicklerschichtdicke zu ungefähr 600, 700 bzw. 800 µm festgelegt. Das Auftragen dieser Abstandswerte in Fig. 8 ergibt eine nahezu gerade Grenzkurve (I). Gemäß Fig. 8 ist die erwünschte Entwicklerschichtdicken-Begrenzung offensichtlich in einem Bereich rechts dieser Linie (I) nicht zu erzielen. Demgemäß ist es bei der Entwicklungsvorrichtung notwendig, die Kombination aus dem Abstand zwischen dem Regulierteil und dem Entwicklerträger und der mittleren Flußdichte zwischen diesen in einem engeren Bereich zwischen der Linie (I) und der Ordinate, d. h. in einem Bereich links der Kurve (I) zu wählen. Bei dieser Wahl wurde gemäß der vorangehenden Erläuterung die mittlere Flußdichte auf einen Wert von mindestens 0,135 T gewählt. Somit ist es bei der Entwicklungsvorrichtung am günstigsten, die genannte Kombination in dem gestrichelten Bereich (A) in Fig. 8 zu wählen.

Ferner wurde ein dem Diagramm in Fig. 6 gleichartiges Diagramm für einen Magnetpulvergehalt von 50 Gew.-% und für vierpolige, sechspolige und achtpolige Magnetwalzen erstellt; die auf diese Weise erzielten Werte für den Abstand zwischen der Rakel und dem Entwicklerträger, der eine geeignete Entwicklerschicht zuläßt, wurden in Fig. 8 aufgetragen und ergaben eine weitere strichpunktierte Linie (II), die einen linken Bereich, in dem eine brauchbare Entwicklerschicht möglich ist, von einem rechten Bereich abgegrenzt, in welchem die Entwicklerschicht für eine brauchbare Entwicklung zu dick wird. Wie aus der Fig. 8 ersichtlich ist, schließt der Bereich (A) den Bereich links von der Grenzkurve (II) mit ein. Dieser Umstand zeigt an, daß von dem bei der Entwicklungsvorrichtung verwendeten Entwickler mit einem Magnetteilchen-Anteil von 15 bis 50 Gew.-% irgendein dieser Bedingung genügender Entwickler brauchbar ist, solange der vorstehend genannte Abstand und die vorstehend genannte mittlere Flußdichte in dem Bereich (A) gewählt werden.

Die in den Fig. 6 bis 8 gezeigten Diagramme wurden beispielhaft aufgrund von Versuchen erstellt; der Grundgedanke bei der Entwicklungsvorrichtung ist dadurch jedoch in keiner Weise eingeschränkt, da er sich auch bei anderen, hier nicht beschriebenen Versuchsbeispielen bestätigt hat.

Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen kann das Regulierteil in Form einer Rakel als einstückiges Teil des Entwicklerbehälters ausgebildet sein sowie in Richtung längs des Zylinders 8 geneigt sein.

Gemäß den vorstehenden Ausführungen werden bei der Entwicklungsvorrichtung ein ferromagnetischer Einkomponenten- Toner, bzw. -Entwickler, ein nichtmagnetischer Zylinder als Entwicklerträger, der einen mehrpoligen Permanentmagneten für die stabile und leicht steuerbare Entwicklerauflagerung auf den Entwicklerträger umgibt, und ein magnetisches dünnes Regulierteil in der Nähe der Oberfläche des Zylinders verwendet, um damit eine dünne und gleichförmige Entwicklerschicht zu formen. Im Vergleich zum Halten mit Hilfe van der Waalscher Kräfte oder elektrostatischer Anziehungskräfte läßt dieses magnetische Halten der Entwicklerschicht an dem Entwicklerträger eine weitaus gleichmäßigere, stabilere und leichter zu steuernde Entwicklerübertragung zu der Latentbildträger-Oberfläche hin zu. Die Verwendung eines magnetischen Regulierteils ergibt einen magnetischen Gegenpol, der einem Magnetpol des innerhalb des Entwicklerträgers angeordneten Permanentmagneten gegenübergesetzt ist; dadurch werden zwangsweise in dem Zwischenraum zwischen dem Regulierteil und dem Entwicklerträger Entwicklerteilchen-Ketten aufgerichtet, wodurch die Erzielung einer dünneren Entwicklerschicht an anderen Teilen des Entwicklerträgers, wie z. B. dem der Latentbildträger-Oberfläche gegenüberstehenden Teil erleichtert. Ferner wird durch diese zwangsweise Bewegung die Entwicklerschicht gleichförmiger, was die Formung einer dünnen und gleichförmigen Entwicklerschicht zuläßt, wie sie mit einer nichtmagnetischen Rakel nicht zu erzielen ist.

Die vorstehende Beschreibung ist auf die Ausbildung einer dünnen gleichförmigen Entwicklerschicht durch Drehung des Entwicklerträgers gerichtet. Im folgenden wird ein Fall erläutert, bei dem die Magnetpole der Magnetwalze 9 in Umlauf versetzt werden.

Die Fig. 9 zeigt einen Aufbau, bei dem die Magnetwalze 9 in Gegenrichtung zur Bewegung des Latentbildträgers 1 gedreht wird, wobei der von dem Entwicklerbehälter 14 zugeführte isolierende ferromagnetische Einkomponenten-Entwickler 12 auf den nichtmagnetischen Zylinder 8 aufgebracht wird und die Entwicklerteilchen durch die Reibung zwischen der Oberfläche des Zylinders und den Entwicklerteilchen eine Ladung mit der zur Polarität des Latentbilds entgegengesetzten Polarität erhalten. Ein Regulierteil 10 b ist nahe der Oberfläche des Zylinders in einem Abstand von 50 bis 200 µm zu demselben angeordnet. Die Drehzahl des mehrpoligen Permanentmagneten wird so geregelt, daß die Oberflächen-Geschwindigkeit der Entwicklerschicht im wesentlichen gleich der Geschwindigkeit der Oberfläche des Latentbildträgers 1 oder nahe dieser Geschwindigkeit ist.

Es wird beispielsweise eine Permanentmagnet-Walze mit sechs Polen in gleichen Abständen verwendet, die für eine Flußdichte von 0,065 T in abwechselnder Polarität magnetisiert sind. Die Verwendung einer derartigen umlaufenden Magnetwalze ergibt jedoch nicht eine dünne gleichförmige Entwicklerschicht, sondern eine zwar in der Stärke gleichförmige, jedoch dicke Entwicklerschicht, die aufgrund der direkten Berührung der Entwicklerschicht mit dem Latentbildträger die bei der Entwicklungsvorrichtung angestrebte brauchbare Entwicklung unmöglich macht. Darüber hinaus ergibt eine derartige dicke Entwicklerschicht aufgrund der unzureichenden Reibungsladung der jeweiligen Entwicklerteilchen mit dem Entwicklerträger eine verschlechterte Bildqualität. Bei diesem Aufbau steht aufgrund der Drehbewegung der Magnetwalze das Regulierteil 10 b periodisch außer Gegenübersetzung zu irgendeinem Magnetpol, so daß zwischen dem Regulierteil und dem Zylinder aufgrund des Fehlens eines zwischenliegenden Magnetfelds bei diesem Zustand keine Entwicklerteilchenvorhang gebildet wird.

Daher können die Entwicklerteilchen unter der Rakel hindurchgelangen, so daß eine dicke Entwicklerschicht entsteht.

Hinsichtlich des bei der Entwicklungsvorrichtung zu verwendenden magnetischen Entwicklers besteht keine Einschränkung auf die Zusammensetzung und die mittlere Teilchengröße gemäß den vorangehenden Ausführungen hinsichtlich der Ausführungsbeispiele; vielmehr enthält der magnetische Entwickler allgemein Entwicklerteilchen, die aus verschiedenerlei Harzen für die Induktion einer vorbestimmten Ladung durch Reibung mit dem Entwicklerträger zusammengesetzt sind, eine mittlere Teilchengröße im Bereich von 5 bis 30 µm haben und einen Gehalt an magnetischem Pulver wie Magnetit im Bereich von 15 bis 50 Gew.-% haben. Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen ist der Entwicklerträger an dem Rahmen der Vorrichtung mit Masse verbunden, jedoch kann auch an den Entwicklerträger eine Gleich- oder Wechsel-Vorspannung angelegt werden. Beispielsweise wurde die Reproduktion eines schleierfreien sichtbaren Bilds mit zufriedenstellender stufenloser Tönung dadurch erzielt, daß bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 ein Latentbild mit den Potentialen 500 bzw. 0 V in der Bildfläche bzw. der bildfreien Fläche erzeugt wurde und zwischen den Latentbildträger und den Entwicklerträger mittels einer Spannungsquelle 13 eine Wechselspannung angelegt wurde, die Spitzenwerte von 600 V und -200 V hatte und mit einer Gleichspannungs-Komponente überlagert war. Eine gleichartige Wirkung kann mit einer verzerrten Wechselspannung oder einer Rechteck- Kurvenform erzielt werden. Beim Anlegen der Wechsel- Vorspannung wird der Entwicklerträger in der Entwicklungs- Zone in einem Abstand von 100 bis 500 µm und vorzugsweise von 200 bis 300 µm von der Oberfläche des Latentbildträgers entfernt angeordnet. Dabei wird gemäß den vorangehenden Ausführungen die Entwicklerschicht dünner als dieser Abstand geformt, wie z. B. in einem Bereich zwischen 30 bis 300 µm oder vorzugsweise zwischen 30 bis 200 µm; dadurch wird zwischen der Oberfläche der Entwicklerschicht und der Oberfläche des Latentbildträgers ein Spalt gebildet. Das elektrische Wechselfeld an diesem Spalt bewirkt eine Hin- und Herbewegung der Entwicklerteilchen in dem Zwischenraum, wodurch eine brauchbare Entwicklung herbeigeführt wird. Für die Entwicklung und die nachfolgende Bildübertragung ist der Entwickler vorzugsweise isolierend.

Bei der Bildentwicklung mit einer Entwicklungsvorrichtung gemäß der vorangehenden Beschreibung und mit einem Entwickler mit der vorstehend genannten mittleren Teilchengröße und dem vorstehend genannten Magnetpulvergehalt wird häufig beobachtet, daß selbst dann, wenn eine ausreichende Entwicklermenge zugeführt wird, an einem neu erzielten sichtbaren Bild ein Geisterbild des zuvor entwickelten Bilds erscheint. Obgleich noch nicht völlig geklärt, wird angenommen, daß diese Erscheinung auf die folgende Ursache zurückzuführen ist:

Fig. 10 zeigt schematisch den Zusammenhang zwischen einem magnetischen Regulierteil 15 und einem Magneten 17, der innerhalb eines nichtmagnetischen Zylinders 16 angeordnet ist. Das aus dem Magneten 17 austretende Magnetfeld wird durch das magnetische Regulierteil 15 verzerrt, wobei magnetische Kraftlinien entstehen, wie sie durch die gestrichelten Linien dargestellt sind. Außerhalb des Bereichs des Regulierteils in Form der Rakel 15 werden die magnetischen Kraftlinien von dem Magneten weggelenkt, da in dem Zylinder nicht gezeigte Entwicklertransport-Magnetpole vorhanden sind. Die Entwicklerteilchen, die gemäß der vorangehenden Erläuterung Magnetpulver enthalten, werden in dem Magnetfeld so magnetisiert, daß sie magnetische Dipole bilden. Ein Dipol-Moment M des Entwicklers ist durch M=µ₀ (µ _r -1) H gegeben, wobei µ _r eine relative magnetische Permeabilität, µ₀ die magnetische Permeabilität des Vakuums und H die Magnetfeldstärke ist. Die potentielle Energie U eines Entwicklerteilchens im Magnetfeld wird mit U=MH ausgedrückt. Die von dem Magnetfeld auf das Entwicklerteilchen ausgeübte Kraft E wird infolge eines allgemeinen Prinzips des konservativen Feldes mit F= - grad U ausgedrückt. Daher ist die auf die Schwerpunktlage des Entwicklers ausgeübte Kraft

Fr = -∂u/∂r = grad r (MH) (1)

   = M gradr H µ₀(µ _q -1)H ∂H/∂r

wobei r ein Ort des Entwicklerteilchens in einem Koordinatensystem mit dem Magnetpol als Ursprung ist. Das heißt, an den Entwicklerteilchen wird eine Kraft ausgeübt, die zu einer Stelle hin gerichtet ist, an der die magnetischen Kraftlinien konzentriert sind. Das magnetische Regulierteil 15 bewirkt, daß die von dem gegenübergesetzten Magnetpol austretenden magnetischen Kraftlinien an dem Vorderrand 15 a des Regulierteils zusamenlaufen, wodurch die Ablösung der Entwicklerteilchen von der Zylinder- Oberfläche unterhalb des Vorderrands des Regulierteils und die Verbindung dieser Tonerteilchen mit dem Regulierteil erleichtert wird. Ein Abstoß-Abschnitt 15 b des Regulierteils bewirkt im Gegensatz dazu, daß die magnetischen Kraftlinien an dem Zylinder konzentriert werden, wodurch eine Anziehungskraft zu dem Zylinder hin erzeugt wird. Da der Vorderrand des magnetischen Regulierteils zugespitzt ist, um eine große Tonerablösungskraft zu erzeugen, wird gemäß der Darstellung in Fig. 11 die Dicke der auf diese Weise geformten Entwicklerschicht um ein Mehrfaches geringer als der Abstand zwischen dem Zylinder und dem Regulierteil.

Zum Erzielen des Transports der Entwickler-Bürste ist es notwendig, daß die sich aus der Bindungskraft der Entwicklerteilchen mit dem Zylinder ergebende Reibungskraft zwischen dem Zylinder und den Entwicklerteilchen größer als die Bindungkraft des Magnetfeldes ist. Die Bindungskraft der Entwicklerteilchen an dem Zylinder beruht grundsätzlich auf der zwischenmolekularen Kraft und der Spiegelungs- bzw. gegenseitigen Abstoßkraft des geladenen Entwicklers. Auch in der Entwickler-Bürste werden die zu einer Kette aufgereihten Entwicklerteilchen jeweils in Richtung des Magnetfelds magnetisiert, was eine starke Wechselwirkung hervorruft (Anzugswirkung). Wenn die Magnetisierung an einem bestimmten Entwicklerteilchen schwach ist, wird an dem Ort dieses Entwicklerteilchens die Wechselwirkung schwächer, so daß die Bürste zum Abbrechen an dieser Stelle neigt, wenn sie einer seitlichen Kraft ausgesetzt wird.

Aufgrund der Art des Tonerherstellungsverfahrens ist es nicht möglich, völlig gleichförmige Entwicklerteilchen zu erzielen, so daß die zwischenmolekularen Kräfte, das Ausmaß der Ladung und das Ausmaß der Magnetisierung der Entwicklerteilchen unvermeidbar eine bestimmte Verteilung haben. Beim Aufbringen eines Entwicklers mit einer derartigen Verteilung wächst das Ausmaß des Aufbringens allmählich mit dem Umlauf des Zylinders, da die mit den geeigneten Eigenschaften versehenen Teilchen selektiv aufgebracht werden. Nach einer Drehung des Zylinders nimmt die Entwicklerteilchen- Bürste nicht den Ausgangszustand an, da der Entwickler vor dem magnetischen Regulierteil ergänzt wird. Die Bildung des Geisterbilds ist wahrscheinlich auf dem im vorstehenden erläuterten Vorgang begründet.

Die Entwicklerteilchen haben nicht festgelegte Formen mit unregelmäßigen Oberflächen und zeigen Schwankungen hinsichtlich des Gehalts und des Ausmaßes der Verteilung des enthaltenen magnetischen Pulvers. Folglich ergibt sich bei dem Ausmaß der Magnetisierung der Entwicklerteilchen eine breite Verteilung. Eine Auswirkung dieser Verteilung kann dadurch vermieden werden, daß die Stärke des dem magnetischen Regulierteil gegenüberstehenden Magnetpols zumindest auf einen vorbestimmten Wert gesteigert wird. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die durch

Fr=µ₀(µ _r -1)H ∂H/∂r

gegebene Bindekraft, bei einer üblichen Magnetpolanordnung annähernd als zu H² proportional angesehen werden kann, und daß bei einer konstanten Kraft F, einer verkleinerten Permeabilitäts-Konstante µ _r und einer vergrößerten Feldstärke H die relative Änderung durch die Permeabilitäts-Konstante µ _r schnell abnimmt.

Gemäß vorgenommenen Versuchen wird die Geisterbild- Entstehung nahezu vollständig ausgeschaltet, wenn die als Zylinderoberflächen-Flußdichte ohne das magnetische Regulierteil gemessene Stärke des dem magnetischen Regulierteil gegenübergesetzten Magnetpols auf zumindest 0,075 T gewählt wird, wie später in Einzelheiten beschrieben. Bei diesen Versuchen wurde ferner festgestellt, daß das Auftreten des Geisterbilds nahezu ausschließlich von der Stärke des Entwicklerschichtdicken-Begrenzungs- Magnetpols abhängt. Dies ist wahrscheinlich dem Umstand zuzuschreiben, daß die Reibungsladung der Entwicklerteilchen nicht in einem derartigen Ausmaß wie die Magnetisierung der Teilchen schwankt, da die zwischenmolekularen Kräfte der Entwicklerteilchen in erster Linie von deren Weichheit bzw. Härte abhängen, die durch den Harzbestandteil bestimmt ist, und ferner die Entwicklerteilchen vor dem magnetischen Regulierteil einem kräftigen Rührvorgang unterworfen sind.

Nachstehend werden verschiedene Ausführungsbeispiele der Entwicklungsvorrichtung beschrieben:

Beispiel 1

Mit der in Fig. 2 gezeigten Vorrichtung wurde eine Bildentwicklung ausgeführt, wobei der dem magnetischen Regulierteil 10 gegenüberstehende (nachstehend als Schneide- Pol bezeichnete) Magnetpol 9 a mit einer Flußdichte von 0,065 T gewählt wurde, die nach Entfernung der magnetischen Rakel 10 an der Oberfläche des nichtmagnetischen Zylinders 11 gemessen wurde. Das erzielte sichtbare Bild zeigte ein (negatives) Umkehr-Geisterbild des vorangehend entwickelten Bilds.

Beispiel 2

Nach Fig. 12 wird eine Latentbild-Trägerfläche 18 in Pfeilrichtung bewegt und ein mehrpoliger Permanentmagnet 19 ortsfest gehalten, während ein nichtmagnetischer zylindrischer Entwicklerträger 20 in der der Bewegungsrichtung der Trägerfläche 18 entsprechenden Richtung gedreht wird, wobei ein von einem Behälter 21 zugeführter isolierender ferromagnetischer Einkomponenten-Entwickler 22 auf die Oberfläche des nichtmagnetischen Zylinders aufgebracht wird. Der Zylinder und die Entwicklerteilchen sind in der Ladungsreihe so gewählt, daß die Entwicklerteilchen durch die Reibungsladung mit der Oberfläche des Zylinders eine Ladung mit zur Polarität des Ladungsbilds entgegengesetzter Polarität erhalten. Ferner wird eine Eisen-Rakel 23 in Form einer dünnen Platte als Regulierteil in der Nähe der Zylinderoberfläche längs einer Mantellinie in einem Abstand von 50 bis 500 µm angeordnet. Das Regulierteil ist einem Magnetpol 19 a des Permanentmagneten 19 gegenübergesetzt, um dadurch die Entwicklerschicht auf eine gleichförmige Dicke zwischen 30 bis 300 µm, vorzugsweise zwischen 30 bis 200 µm zu begrenzen. Die Drehzahl des Zylinders ist so gewählt, daß die Umfangsgeschwindigkeit und vorzugsweise die innere Geschwindigkeit der Entwicklerschicht, im wesentlichen gleich der Geschwindigkeit der Latentbild- Trägerfläche ist oder dieser Geschwindigkeit nahekommt. Das einen Gegenpol bildende Regulierelement 23 kann statt aus Eisen aus einem anderen magnetischen Material oder einem Magnet gebildet sein.

Der verwendete magnetische Entwickler hat eine mittlere Teilchengröße im Bereich von 5 bis 30 µm und ist nach dem bekannten Verfahren aus einer Mischung von 65 Teilen Polystyrol, 25 Teilen Magnetit, 3 Teilen eines Ladungsreguliermittels und 6 Teilen Kohle bzw. Kohlenruß hergestellt. Zu diesem Zweck kann jedoch auch irgendein anderer bekannter magnetischer Entwickler mit der vorstehend genannten Teilchengröße-Verteilung und einem Magnetpulver- Anteil von 15 bis 50 Gew.-% verwendet werden. Der Entwicklerträger ist durch einen nichtmagnetischen Aluminium-Zylinder gebildet. Der mehrpolige Permanentmagnet ist durch eine Magnetwalze gebildet, die in gleichmäßig aufgeteilten acht Segmenten abwechselnd magnetisiert ist. Ein weiterer Magnetpol ist an dem engsten Zwischenraum zwischen dem Entwicklerträger und dem Latentbildträger angeordnet, der ein Latentbild mit einem Potentialkontrast von ungefähr 600 V trägt. Bei der Entwicklung wurde ein zufriedenstellendes Bild ohne Geisterbild erzielt, wenn die Oberflächen-Flußdichte des Pols 19 a zu 0,085 T gewählt wurde.

Beispiel 3

Es wird nun auf die Fig. 13 Bezug genommen, in der ein Latentbildträger 24 mit einer mit einer Isolierschicht überdeckten CdS-Schicht versehen ist; ferner bilden eine Rückseiten- bzw. Gegenelektrode 25, ein Ladungsbildträger 24 und eine Elektrode 25 eine photoleitfähige Trommel. Ein Zylinder 26 aus nichtmagnetischem Edelstahl dreht sich um einen darin angeordneten Magneten 27. Der Latentbildträger wird mittels bekannter Abstandshalter auf einem Mindestabstand von 300 µm von dem Zylinder 26 gehalten. 28 ist ein magnetischer Einkomponentenentwickler, der in einem Behälter 29 enthalten ist und aus einer zerkleinerten Mischung aus 70 Gew.-% eines Styrol-Maleinsäure-Harzes, 25 Gew.-% Ferrit, 3 Gew.-% Kohlenruß und 2 Gew.-% eines Negativladungs- Reguliermittels (Cr-II) zusammengesetzt ist, wobei der Mischung schließlich zur Verbesserung der Fließfähigkeit ein Anteil von 0,2 Gew.-% kolloiden Siliciumdioxids hinzugefügt ist. Die mittlere Teilchengröße ist 8 µm. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist ein magnetisches Regulierteil 30 durch eine Eisen-Rakel mit einer Vorderrand- Breite von 0,5 mm gebildet, während der Zylinder 26 ein Edelstahl-Zylinder mit einem Außendurchmesser von 32 mm und einer Dicke von 1 mm ist. Der dem Regulierteil gegenüberstehende Magnetpol hat eine Zylinderoberflächen- Flußdichte von 0,08 T bei einer Magnetisierungs-Breite von 5 mm. Die unter den vorstehend beschriebenen Umständen mit einer Prozeß- Geschwindigkeit von 120 mm/s ausgeführte Entwicklung ergab ein völlig von Geisterbildern freies sichtbares Bild unter bemerkenswertem Gegensatz zu dem Fall, daß eine Zylinderoberflächen-Flußdichte von 0,06 T gewählt wurde.

Mit einer Wechselspannungsquelle 31 variabler Spannung wird zwischen die Gegenelektrode 25 und den leitenden Teil des Zylinders 26 eine Wechselvorspannung angelegt. Das Regulierteil 30 wird auf dem gleichen Potential wie der Zylinder 26 gehalten, um sich aus der Anwendung der Wechselspannung ergebende periodische Unebenheiten bei dem Entwicklerauftrag zu verhindern. 32 ist eine Spannungssteuerschaltung.

Das Ladungsbild hatte Potentiale von 500 V bzw. 0 V in dem dunklen Bildbereich bzw. dem hellen oder bildfreien Bereich, während die von außen angelegte Wechselspannung mit einer Frequenz von 400 Hz und einem Spitzen-Spitzen- Wert von 1500 V zu einem Positiv-Negativ-Amplitudenverhältnis von ungefähr 3 : 1 verzerrt war. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist es möglich, aufgrund der Ausbildung einer gleichförmigen Entwicklerschicht ein schleierfreies sichtbares Bild hoher Qualität mit guter Tönungswiedergabe und Bildschärfe zu erzielen.

Die Fig. 14A zeigt ein Beispiel der Spannungssteuerschaltung zur Erzielung einer verzerrten sinusförmigen Welle gemäß der Darstellung in Fig. 14B.

In dieser Schaltung wird allein die negative Phase einer Sinusspannung mit einer Diode 33 und Widerständen 34 und 35 unterdrückt, um die verzerrte Sinuswelle zu erzielen; durch Änderung des Ausgangs-Widerstands 34 an einem Ausgangsanschluß O ist es möglich, die Spannung der negativen Phase zu regeln. Im Vergleich zu herkömmlichen Gleichspannungsquellen ermöglicht diese Schaltung einen weitaus einfacheren Schaltungsaufbau.

Beispiel 4

Bei einer Entwicklungsvorrichtung gemäß der Darstellung in Fig. 13 und in Verbindung mit einem magnetischen Entwickler mit einer mittleren Teilchengröße von 7 bis 15 µm wurde die Bildqualität als Funktion des Magnetpulvergehalts des Entwicklers und der Zylinderoberflächen- Flußdichte des Schneide-Pols 27 a bewertet. Die erzielten Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle 1 zusammengefaßt, in welcher die Bildqualtität in drei Grade mit A: zufriedenstellendes Bild ohne Geisterbild, B: mit Ausnahme einer geringen Geisterbild- Entstehung nahezu zufriedenstellendes Bild und C: Bild mit sichtbarer Geisterbild-Entstehung eingeteilt wurde, während die Oberflächen-Flußdichte des dem magnetischen Regulierteil 30 gegenübergesetzten Schneide- Magnetpols 27 a zu 0,05, 0,06, 0,075, 0,085, 0,1 bzw. 0,12 T gestuft wurde und der Magnetpulvergehalt des Entwicklers schrittweise von 10 bis 60 Gew.-% gestuft wurde. Die Ergebnisse zeigen, daß ein Magnetpulvergehalt von weniger als 10 Gew.-% unabhängig von der Magnetpolstärke zu einer Schleierbildung und einem unzureichenden Magnetentwickler-Transport führt, während ein Gehalt von über 50 Gew.-% gleichfalls unabhängig von der Magnetpolstärke ein unzureichendes Fixieren bzw. ein grobes Bild ergibt.

Tabelle I

Bei einer Oberflächen-Flußdichte des Schneide- Pols von weniger als 0,075 T besteht die Tendenz zum Auftreten eines Geisterbilds, wobei diese Tendenz besonders bei einem Entwickler mit verringertem Magnetpulvergehalt ausgeprägt ist. Folglich wird bei der Entwicklungsvorrichtung die Oberflächen-Flußdichte des Schneide-Magnetpols vorzugsweise zu 0,075 T oder höher gewählt. Eine Oberflächen- Flußdichte von 0,075 T oder darüber stellt ein zufriedenstellendes Bild ohne Geisterbild mit beliebigem Entwickler mit einem Magnetpulvergehalt in dem Bereich von 15 bis 50 Gew.-% sicher.

Wenn die Schneide-Polstärke 0,1 T übersteigt, wird in Verbindung mit einem Entwickler mit einem verhältnismäßig hohen Magnetpulvergehalt eine Neigung zur Verringerung der Bilddichte beobachtet, wie es in der Tabelle 1 durch B′ dargestellt ist. Diese Erscheinung beruht auf einer sich aus einem starken Magnetfeld ergebenden Verringerung der Entwicklerschichtdicke.

Hinsichtlich der Entwicklungsvorrichtung besteht keinerlei Einschränkung auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele; vielmehr wird allgemein eine Entwicklungsvorrichtung geschaffen, die eine drehende nichtmagnetische Entwicklerträgervorrichtung, eine magnetische Entwicklerschichtdicken-Begrenzungsvorrichtung und eine Magnetfeld-Erzeugungsvorrichtung aufweist, die von dem Entwicklerträger umgeben ist und die wenigstens einen der Entwicklerschichtdicken-Begrenzungsvorrichtung gegenüber angeordneten Magnetpol hat, und bei der ein magnetischer Einkomponenten- Entwickler verwendet wird, der eine mittlere Teilchengröße im Bereich von 5 bis 30 µm hat und der Magnetpulver in einem Anteil von 15 bis 50 Gew.-% enthält, während der der Entwicklerschichtdicken- Begrenzungsvorrichtung bzw. dem Regulierteil gegenüber angeordnete Magnetpol zur Erzeugung einer Magnetfeldstärke von nicht weniger als 0,075 T an der Oberfläche des Entwicklerträgers ausgelegt ist, wenn ohne die Entwicklerschichtdicken-Reguliervorrichtung gemessen wird. Die Vorteile der Entwicklungsvorrichtung können daher beispielsweise folgendermaßen dargestellt werden:

• (1) Die Formung einer gleichförmigen Magnetentwickler- Schicht mit einer gleichmäßigen geringen Dicke an der Oberfläche des Entwicklerträgers läßt die Erzielung eines sichtbaren Bilds hoher Qualität zu, das völlig frei von einem Geisterbild ist.
• (2) Das Fehlen des Geisterbilds ermöglicht ein wiederholtes Kopieren mit hoher Geschwindigkeit.
• (3) Das zwischen dem magnetischen Entwicklerschichtdicken- Regulierteil und dem gegenübergesetzten Magnetpol gebildete Magnetfeld ermöglicht bei Einstellung auf einen bestimmten Wert durch geeignete Wahl der Oberflächen-Flußdichte des Magnetpols eine stabile Formung einer kontinuierlichen dünnen Entwicklerschicht, woraus eine Vereinfachung des Aufbaus der Entwicklungsvorrichtung resultiert.

Die bei der Entwicklungsvorrichtung angewandte Bildentwicklung beruht bei fehlender Wechselvorspannung darauf, daß auf dem Entwicklerträger eine Entwicklerschicht mit einer Dicke gebildet wird, die kleiner als der Spalt zwischen dem Entwicklerträger und der Oberfläche des Latentbildträgers ist; dadurch erfolgt eine Entwicklerübertragung zu der Latentbildträger- Oberfläche in dem Bildbereich des Latentbilds. Bei dieser Übertragung wird die Dicke der dem Bildbereich entsprechenden Entwicklerschicht in Richtung des elektrischen Felds unter dessen Anzugswirkung gesteigert, während zugleich unter Einwirkung des von dem Magnetpol austretenden Magnetfelds der Entwickler gestreckt und in Form von Spitzen aufgerichtet wird (wobei diese Erscheinung nachstehend als Entwickler-Aufrichtung bezeichnet wird). Wenn die Entwicklerschicht nahe an die Ladungsbild- Trägerfläche herangebracht wird, kommt der gestreckte Teil des Entwicklers in direkte Berührung mit dem Bildbereich des Latentbildträgers; wenn der Entwicklerträger von der Latentbildträgerfläche entfernt wird, wird der Entwickler an der Latentbildträgerfläche zurückgehalten, wodurch die Bildentwicklung abgeschlossen wird. Dieser Entwicklungsvorgang unterscheidet sich von der sog. Kontaktentwicklung oder Entwicklerübertragungs-Entwicklung; es wird vielmehr eine Bildentwicklung dadurch erzielt, daß der Entwickler durch die vorstehend genannte Entwickler- Aufrichtung mit dem Dunkel-Bildbereich in Berührung kommt, während er außer Berührung am hellen oder bildfreien Bereich gehalten wird.

Falls der Abstand zwischen der Oberfläche der Entwicklerschicht und der Oberfläche des Latentbildträgers größer als der vorstehend beschriebene Abstand ist, scheint die Bildentwicklung mittels der vorstehend erläuterten Entwicklerteilchen-Aufrichtung auch durch ein Phänomen unterstützt zu sein, bei welchem von den Enden der sich in dem elektrischen Feld erstreckenden, die Latentbild-Trägerfläche jedoch nicht berührenden Entwicklerbürsten Entwicklerteilchen abgerissen und zu der Latentbild-Trägerfläche hin bewegt werden.

Mit der Entwicklungsvorrichtung ist es ermöglicht, die Entwicklung aufgrund der vorstehend genannten Entwicklerteilchen-Aufrichtung und der damit erfolgenden Entwicklung durch die erläuterte Entwicklerteilchenbewegung entsprechend dem Abstand zwischen der Latentbildträger-Oberfläche und dem Entwicklerträger herbeizuführen. Auf diese Weise wird durch die Anwendung der Entwicklung mittels der Entwickler-Aufrichtung, bei der die Entwicklerschichtteilchen so gestreckt werden, daß sie in direkte Berührung mit dem Bildbereich der Latentbild-Trägerfläche kommen, die Abhängigkeit von über den Spalt fliegenden Entwicklerteilchen verringert, wodurch die Einflüsse durch Luftströmungen in dem Spalt, durch das Gewicht des Entwicklers und durch Vibrationen der Latentbild-Trägerfläche oder des Entwicklerträgers beträchtlich verringert werden. Auf diese Weise ist es ermöglicht, ein sichtbares Bild mit hervorragender Bildqualität zu erzielen, das eine vorlagengetreue Bildwiedergabe zeigt und nicht mit einer Hintergrundschleierbildung verbunden ist, und die Dimensionen der unterschiedlichen Teile der Entwicklungsvorrichtung zur Erfüllung dieser Bedingungen vorteilhaft zu wählen. Zum Sicherstellen einer zufriedenstellenden Entwickler-Aufrichtung wird der Abstand zwischen der Oberfläche der Entwicklerschicht bei dem einem hellen, bildfreien Bereich entsprechenden nicht gestreckten Zustand und der Latentbildträger-Oberfläche vorzugsweise so gewählt, daß er nicht das Dreifache der Entwicklerschichtdicke übersteigt. Ferner wird zum Ausführen der vorstehend angeführten Entwicklung, die hauptsächlich auf der Entwicklerteilchen-Aufrichtung beruht und die mit der Entwicklerteilchenbewegung verbunden ist, dieser Abstand so gewählt, daß er nicht das Zehnfache der Entwicklerschichtdicke übersteigt.

Entsprechend experimentellen und theoretischen Analysen wird der Abstand D zwischen dem Entwicklerträger und der Oberfläche des Latentbildträgers vorzugsweise in einem Bereich von 50 µm ≦ D ≦ 500 µm gehalten, wobei die obere Grenze durch das Erfordernis zur zufriedenstellenden Entwicklung von mit der kleinsten im Handel gängigen Typenschrift (100 µm) gedruckten Zeichen bestimmt ist, während die untere Grenze im Zusammenhang mit der Entwicklerschichtdicke bestimmt ist. Ferner wird die Dicke a der auf dem Entwicklerträger geformten Entwicklerschicht vorzugsweise innerhalb eines Bereichs von 30 µm ≦ a ≦ 300 µm gehalten. Bei der Entwicklung werden bei Vorhandensein eines Magnetfelds die Entwicklerschichtteilchen in die Form von Spitzen oder Borsten einer Höhe gestreckt, die gemäß der vorangehenden Beschreibung annähernd gleich dem Dreifachen der Entwicklerschichtdicke ist. Damit die Oberfläche der Entwicklerschicht die Latentbild- Trägerfläche erreichen kann, sollte daher der Zwischenraum b zwischen der Oberfläche der Entwicklerschicht und der Oberfläche des Latentbildträgers in einem Bereich von b ≦ 300 µm gehalten werden. Im allgemeinen kann ein vorteilhaftes Ergebnis durch die Wahl des Werts b in einem Bereich von b ≦ a/5 erzielt werden. Die Lageeinstellung der Latenbildträger-Oberfläche in einem vorbestimmten Abstand zu dem Entwicklerträger kann mittels eines Abstandshalters, einer Walze, einer Feder oder irgendeinem anderen Paßelement bewerkstelligt werden, die mit der Bildträgerfläche oder deren Rückseiten-Elektrode in Eingriff stehen und mit dem Entwicklerträger verbunden sind.

Zusätzlich zu den vorangehend angeführten Vorteilen ermöglicht die Entwicklungsvorrichtung die Schaffung eines schleierfreien sichtbaren Bilds mit guter Tönungswiedergabe durch die Verwendung einer Wechselvorspannung. Ferner läßt die Entwicklungsvorrichtung bei der Anwendung in einem Kopier- oder Aufzeichnungsgerät, bei dem ein Bildübertragungsschritt angewandt wird, eine hervorragende Bildübertragung zu, wobei ein schleierfreies Bild mit guter Bildqualität auf gewöhnlichem Papier erzielt wird.

Claims (15)

1. Vorrichtung zur Erzeugung einer Schicht eines für eine Entwicklung eines latenten Bildes verwendbaren magnetischen pulverförmigen Entwicklers auf einem beweglichen Entwicklerträger, bei der zwischen einem Magnetpol eines Magneten, der nahe der Rückseite des Entwicklerträgers, und einem vorderen Endbereich eines magnetischen Regulierteils, das nahe der Oberfläche des Entwicklerträgers angeordnet ist, ein stationäres Magnetfeld ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die durchschnittliche magnetische Flußdichte zwischen der Oberfläche des Entwicklungsträgers (8; 16; 20; 26) und dem vorderen Endbereich des magnetischen Regulierteils (10; 10 a; 15; 23; 30) nicht weniger als 0,135 T beträgt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen dem magnetischen Regulierteil (10; 10 a; 15; 23; 30) und dem Entwicklerträger (8; 16; 20; 26) innerhalb eines schmalen Bereichs (A) liegt, der nach oben durch dem Magnetteilchengehalt des jeweils verwendeten Entwicklers zugeordnete Grenzwerte (Grenzkurve I, II) für eine dünne, gleichförmige Entwicklerschicht und die durch die Polzahl und die Magnetisierflußdichte des Magneten bestimmte Funktion der durchschnittlichen magnetischen Flußdichte von dem Abstand begrenzt ist (Figur 8).

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mittels des magnetischen Regulierteils (10; 10 a; 15; 23; 30) begrenzte Entwicklerschicht- Dicke kleiner als der Abstand zwischen dem Entwicklerträger (8; 16: 20; 26) und dem Latentbildträger (1; 18; 24) zu entwickelnden Latentbilds ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Latentbildträger (1; 18; 24) und Entwicklerträger (8; 16; 20; 26) eine Gleichvorspannung angelegt ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an den Entwicklerträger (8; 16; 20; 26) eine Vorspannung zum Erzeugen eines elektrischen Wechselfeldes zwischen dem Latentbildträger (1; 18; 24) und dem Entwicklerträger in der Entwicklungszone angelegt ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetische Regulierteil (10; 10 a; 15; 23; 30) auf demselben Potential gehalten wird wie der Entwicklerträger (8; 16; 20; 26).

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Entwicklerträger (8; 16; 20; 26) von dem Latentbildträger (1; 18; 24) 100 bis 500 µm entfernt ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Entwicklerträger (8; 16; 20; 26) von dem Latentbildträger (1; 18; 24) 200 bis 300 µm entfernt ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Entwicklerschicht 30 bis 300 µm beträgt.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Entwicklerschicht 30 bis 200 µm beträgt.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der nahe der Rückseite des Entwicklerträgers (8; 16; 20; 26) angeordnete Magnetpol (9 a; 17; 19 a; 27 a) an der Oberfläche des Entwicklerträgers eine magnetische Flußdichte von nicht weniger als 0,075 T erzeugt.

12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetische Regulierteil (10; 10 a; 15; 23; 30) einen Endbereich (15 a) zum Konzentrieren der magnetischen Feldlinien aufweist, die von dem gegenüberliegenden Magnetpol (9a; 17; 19 a; 27 a) erzeugt werden.

13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetische Regulierteil (10; 10a; 15; 23; 30) nahe einem Auslaß eines den Entwickler enthaltenden Behälters (29) angeordnet ist und daß bezüglich der Bewegungsrichtung des Entwicklerträgers (8; 16; 20; 26) stromab der Entwicklungszone eine Rakel (13 a) vorgesehen ist, die den Entwickler von der Oberfläche des Entwicklerträgers abschabt.

14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Entwickler einen Anteil von 15 bis 50 Gew.-% Magnetpulver und eine mittlere Teilchengröße von 5 bis 30 µm aufweist.

15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Entwickler isolierender Toner ist.