DE3506311A1

DE3506311A1 - Entwicklungsvorrichtung

Info

Publication number: DE3506311A1
Application number: DE19853506311
Authority: DE
Inventors: Satoshi Haneda; Seiichiro Hachioji Tokio/Tokyo Hiratsuka; Hisashi Shoji
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1984-02-23
Filing date: 1985-02-22
Publication date: 1985-09-12
Anticipated expiration: 2005-02-23
Also published as: US4841332A; JPS60176069A; JPH0436383B2; DE3506311C2

Description

Henkel, Feiler, Hänzel & Ga

.3·

Konishoroku Photo Ind. Co.,Ltd.

Shinjuku-ku, Tokyo Japan

Patentanwälte

European Patent Attorneys Zugelassene Vertreter vor dem Europaischen Patentamt

Dr phil. G. Henkel Dr. rer. nat L Feiler Dipl.-Ing. W Hänzel Dipl-Ing. D. Kottmann

Möhlstraße 37 D-8000 München 80

Tel.: 089/982085-87 Telex: 529802 hnkld Telefax (Gr. 2+3) 089/981426 Telegramm: ellipsoid

DR-1673G - ld 22. Februar 1985

Entwicklungsvorrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Entwicklungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zur Verwendung in einem elektrophotographischen Kopiergerät, einem Faksimilegerät o.dgl.. Im einzelnen bezieht sich die Erfindung auf eine verbesserte Entwicklungsvorrichtung, mit welcher ein auf einem Bilderzeugungsorgan aufgezeichnetes Latentbild in der Weise entwickelt wird, daß ein Zwei-Komponenten-

¹^ Entwickler, der miteinander vermischte Tonerpartikel und magnetische Trägerpartikel enthält, verwendet wird, daß eine der Oberfläche des Bilderzeugungsorgans gegenüberstehende Entwicklungstrommel gedreht wird, daß magnetische Pole innerhalb der Entwicklungstrommel fest angeordnet werden, daß eine Entwicklerschicht so auf der Entwicklungstrommel gebildet wird, daß sie bei Drehung der Trommel bewegt wird, und daß ein latentes Bild auf dem Bilderzeugungsorgan durch die Entwicklerschicht im Beisein eines oszillierenden elektrischen Feldes entwickelt werden kann.

Die Zwei-Komponenten-Entwickler, welche miteinander gemischte Tonerpartikel und magnetische Trägerpartikel enthalten, werden allgemein gern verwendet, obwohl das Mengenverhältnis von Tonerpartikeln zu Trägerpartikeln gesteuert werden muß, weil sie die folgenden Vorteile im Vergleich mit EIN-Komponenten-Entwicklern, welche lediglich magnetische Tonerpartikel ohne Verwendung von magnetischen Trägerpartikeln enthalten, aufweisen:

1. Die elektrische Reibungsaufladung von Tonerpartikeln ist leicht steuerbar; 2) ein Zusammenkleben des Toners tritt kaum auf; 3) eine TonerverSchiebung, die durch ein Vorspannfeld o.dgl. verursacht wird, kann wirkungsvoll gesteuert werden; 4) die Tonerpartikel müssen nicht notwendigerweise magnetische Substanz enthalten; 5) selbst wenn die Tonerpartikel

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eine derartige magnetische Substanz zur Verhinderung eines Grauschleiers enthalten müssen, braucht nur wenig davon enthalten zu sein; deshalb kann bei Verwendung von Farbtonern 'Farbschärfe erreicht werden; 6) wenn die Oberfläche eines Bilderzeugungsorgans mit einer Entwicklerschicht gerieben wird (d.h., wenn die sogenannte Magnetbürstenmethode angewendet wird), werden Tonermuscheln (toner ears) mit einer Magnetic bürste in hervorragender Weise erzeugt, und sie sind hervorragend in ihren Reibeigenschaften; 7) wenn die Oberfläche eines Bilderzeugungsorgans mit einer Magnetbürste gereinigt wird, kann man sich eines zufriedenstellenden Reinigungseffekts erfreuen, und ¹^ dgl .jjUnter den Entwicklungsvorrichtungen, die einen oben beschriebenen Entwickler verwenden, gibt es beispielsweise solche, bei denen eine Entwicklungstrommel feststehend angeordnet ist, während ein Magnet, welcher innerhalb der Trommel mit einer Mehrzahl von magnetischen Nord- und Südpolen in Richtung des Trommelumfangs angeordnet ist, sich dreht; außerdem gibt es solche, bei denen die Entwicklungstrommel und der Magnet zusammen gedreht werden; und schließlich gibt es noch solche, bei denen eine Entwicklungstrommel der oben erwähnten Art gedreht wird, während die Magnetpole innerhalb der Trommel fest angeordnet sind. Darunter haben diejenigen, bei denen sich der Magnet innerhalb der Trommel dreht, entsprechend den ersten beiden Beispielen, den Vorteil, daß eine Entwicklerschicht, die auf der Oberfläche der Entwicklungstrommel gebildet wird, wellenweise bewegt wird und daß deshalb selbst dann, wenn die Dicke der Entwicklerschicht etwas ungleichmäßig ist, alle dadurch verursachten Probleme durch die wellenweise Bewegung der Schicht beseitigt werden, während diese Vorrichtungen aber auch den Nachteil haben, daß der Magnet mit hoher Geschwindigkeit gedreht wird, daß deshalb

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eine große Drehkraft erforderlich ist, daß leicht eine Vibration auftritt und daß schließlich der Drehmechanismus kompliziert, robust und großvolumig aus-5

geführt sein muß. Andererseits tritt bei den Vorrichtungen, welche die Magnetpole im Inneren feststehend haben, wie beim letztgenannten Beispiel, ein derartiges Problem nicht auf, wie es bei denen mit einem drehenden Magneten beschrieben wurde, doch tritt dort das Problem auf, daß dann, wenn die Dicke einer Entwicklerschicht ungleichmäßig ist, dies sich leicht in einer Qualitätsverschlechterung auswirkt, weil, wenn die Entwicklerschicht bewegt wird, durch die innerhalb der Trommel angeordneten Magnetpole eine ¹^ wellenförmige Riffelung verursacht wird und weil weiterhin dann, wenn die Magnetpole in der dem Bilderzeugungsorgan nächststehenden Stellung der Entwicklungstrommel angeordnet sind, die gleiche Wirkung

leicht noch verstärkt auftritt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Entwicklungsvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der eine Entwicklungstrommel sich dreht und magnetische Pole innerhalb der Entwicklungstrommel fest angeordnet sind, so daß das oben erwähnte Problem gelöst werden kann.

Weiterhin geht es bei der Erfindung darum, eine Entwicklungsvorrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, welche in der Lage ist, die Dicke einer Entwicklungsschicht in einem Entwicklungsbereich gleichmäßig zu machen, wo die Entwicklungstrommel einem Bilderzeugungsorgan nahekommt, und welche deshalb in der Lage ist, eine stabile und einheitliche Entwicklung durchzuführen, und die außerdem kompakt im Aufbau gemacht werden kann, keine große Drehkraft erfordert und nicht leicht in Vibration gerät.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Entwicklungsvorrichtung zur Entwicklung eines auf einem Bilderzeugungsorgan aufgezeichneten latenten Bildes, wobei ein Zwei-Komponentenentwickler, der miteinander vermischte Tonerpartikel und magnetische Trägerpartikel enthält, verwendet wird, wobei eine der Oberfläche eines Bilderzeugungsorgans gegenüberstehende Entwicklungstrommel gedreht wird, wobei magnetische Pole innerhalb der erwähnten Trommel fest angeordnet sind, wobei eine Schicht des Entwicklers so auf der Entwicklungstrommel gebildet wird, daß sie mit der Umdrehung der Trommel bewegt wird, und wobei ein latentes Bild auf dem Bilderzeugungsorgan durch die Entwicklerschicht beim Anlegen eines oszillierenden elektrischen Feldes entwickelt werden kann, dadurch gelöst, daß die oben erwähnte Entwicklung beim Anliegen des oszillierenden elektrischen Feldes durchgeführt wird, wobei eine horizontale Magnetfeldkomponente an die Entwicklerschicht angelegt wird, daß die magnetischen Pole an Stellungen angeordnet werden, wo sie von der Stellung ferngehalten werden, in der die Entwicklungstrommel dem Bilderzeugungsorgan am nächsten kommt.

Erfindungsgemäße Entwicklungsvorrichtungen können hervorragende Wirkungen aufweisen, so, daß der Drehmechanismus derart einfach ist, daß keine Möglichkeit zur Verursachung irgendwelcher Vibration besteht und daß jegliches dauerhafte und scharfe Bild ohne jeglichen Grauschleier wiedergegeben werden kann.

Die Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 und 2 jeweils Teil darstel lungen von Aufzeichnungsgeräten, wobei jeweils ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Entwicklungsvorrichtung gezeigt ist;

Fig. 3 bis 6 jeweils vergrößerte Ausschnittbilder zur Darstellung einer bei einer erfindungsgemäßen Entwicklungsvorrichtung angebrachten Einrichtung zur Vereinheitlichung der

Dicke einer Entwicklungsschicht im Entwicklungsbereich einer jeden Vorrichtung.

In den Figuren bedeutet 1 ein trommeiförmiges BiIderzeugungsorgan, welches eine Bilderzeugungsschicht, wie einen elektrophotosensitiven Empfänger, auf seiner Oberfläche aufweist und in der Pfeilrichtung drehbar ist, um ein elektrostatisches latentes Bild o.dgl. auszubilden. Mit 2 ist eine in der angegebenen Pfeilrichtung drehbare Entwicklungstrommel bezeichnet, welche nicht - magnetisches leitendes Material enthält, wie Aluminium oder Edelstahl. Ein Magnet 3 ist innerhalb der Entwicklungstrommel 2 feststehend angeordnet und mit einer Mehrzahl ihm gehöriger magnetischer N- und S-PoIe in der Umfangsrichtung der Trommel angeordnet, wobei die magnetischen N- und S-PoIe normalerweise auf eine Flußdichte von 500 - 1500 Gauß magnetisiert sind. Mit 4 ist ein Entwickler-Vorratsbehälter und mit 5 ein Flügelrad bezeichnet, wobei das letztere zum Verwirbeln eines eine Mischung aus Tonerpartikeln und magnetischen Trägerpartikeln enthaltenden Entwicklers im Entwickler-Vorratsbehälter 4 dient, um seine Mischung zu vergleichmäßigen und die Tonerpartikel durch Reibung aufzuladen. 6 bedeutet eine Regulierungsklinge für die Schichtdicke, welche ein magnetisches oder nicht-magnetisches Glied zur Regulierung

einer Entwicklerschicht umfaßt, welche gebildet wird, wenn Entwickler innerhalb des Vorratsbehälters 4 auf

die Oberfläche der Entwicklungstrommel 2 durch die 5

Magnetkraft der magnetischen N- und S-PoIe des Magneten 3 absorbiert und dann zur Bildung der Entwicklerschicht bewegt wird, wenn die Entwicklungstrommel 2 rotiert. Mit 7 ist eine Reinigungsklinge bezeichnet, mit der dann, wenn sich die Entwicklungstrommel 2 über einen Entwicklungsbereich nahe an dem Bilderzeugungsorgan 1 vorbeibewegt hat, die Entwicklerschicht von der Oberfläche der Trommel entfernt wird, um zurück in den Entwickler-Vorratsbehälter 4 gebracht zu werden. 8 bedeutet eine Vor-

*° spannungsquelle zum Anlegen einer Vorspannung an die Entwicklungstrommel 2 über einen Sicherheitswiderstand 9, um ein oszillierendes elektrisches Feld zwischen der Trommel 2 und dem Bilderzeugungsorgan 1, dessen Basis geerdet ist, zu erzeugen, wobei die Tonerpartikel dabei so gesteuert werden, daß sie sich in dem Entwicklungsbereich von der Entwicklerschicht auf das Bilderzeugungsorgan 1 zu bewegen. Mit 10 ist eine Toner-Nachfüllwalze zum Nachfüllen von Tonerpartikeln von einem Toner-Einfülltrichter 11 zum Entwickler-Vorratsbehälter 4 bezeichnet.

Die oben erwähnte Entwicklungsvorrichtung ist fast die gleiche wie die bekannten Vorrichtungen mit einem feststehenden Magneten 3, mit der Ausnahme, daß die Anordnungen der magnetischen N- und S-PoIe des Magneten 3 nicht dieselben sind. Selbst wenn die Entwicklerschicht lediglich durch die Schichtdicken-Regulierungsklinge 6 zur Vereinheitlichung von deren Dicke reguliert wird, neigt deren Dicke dazu, wellig zu werden. Wenn bei den herkömmlichen Arten von Entwicklungsvorrichtungen die Magnetpole an den Stellen mit dem engsten Abstand der Entwicklungstrommel 2

zum Bilderzeugungsorgan 1 angeordnet werden, wird es schwierig, sicher eine Entwicklung durchzuführen, mit der eine zufriedenstellende Bilddichte ohne Grauschleier erhalten wird, weil die Entwicklerschicht sich ohrförmig bzw. muschelförmig anlagert und dabei die Wellenform der Schichtdicke noch verstärkt. Wenn die Dicke der Entwicklerschicht dünner gemacht wird, um die Entwicklerschicht nicht in Kontakt mit dem Bilderzeugungsorgan 1 zu bringen, muß der Spalt zwischen der Schichtdicken-Regulierungsklinge 6 und der Entwicklungstrommel 2 enger gemacht werden. Deshalb bilden sich leicht Verstopfungen im Regulierungsbereich aufgrund des Verklebens von Staubteilchen, Tonerpartikeln und dgl..

Folglich wird bei den Entwicklungsvorrichtungen nach der vorliegenden Erfindung im Entwicklungsbereich ein horizontales Magnetfeld ausgebildet, in_dem die magnetischen N- und S-PoIe in Stellungen angeordnet werden, wo sie von der Stellung ferngehalten werden, an der die Entwicklungstrommel 2 dem Bilderzeugungsorgan 1 am nächsten kommt, so daß die Entwicklerschicht nicht in die Ohren- bzw. Muschelform gelangt, sondern ohne derartige Ausformungen bleibt. Es ist somit möglich, eine sichere Entwicklung ohne jeglichen Einfluß der Wellenform der Schichtdicke durchzuführen, weil 1) die Entwicklerschicht im Entwicklungsbereich in ihrer Dicke vereinheitlicht werden kann und 2) eine im wesentlichen dünne Entwicklerschicht im Entwicklungsbereich erzeugt werden kann, selbst wenn der Spalt zwischen der Schichtdicken-Regulierungsklinge 6 und der Entwicklungstrommel 2 verbreitert wird.

Entsprechend Fig. 1 werden die magnetischen N- und S-PoIe in Stellungen angeordnet, wo sie um einen

Öffnungsbereich von 5 - 45° von der Mittellinie zwischen dem Bilderzeugungsorgan 1 und der Entwicklungstrommel 2 entfernt sind, wobei außerdem vorzugsweise ein Öffnungswinkel Θ·, stromabseitig von der Mittellinie und ein Öffnungswinkel Θ- stromaufseitig so gewählt wird, daß Θ, C θ_. Vorzugsweise wird auch die magnetische Flußdichte des magnetischen N- (oder des S-)Pols, der an der Stellung des Öffnungswinkels Θ, stromabseitig liegt, größer gemacht, so daß ein ferromagnetisches Feld stromabseitig von dem Entwicklungsbereich erzeugt werden kann. Außerdem wird vorzugsweise der Durchmesser der Entwicklungstrommel 2 kleiner gemacht, um die "Ohren" bzw. "Muscheln" der Entwicklerschicht nicht im Kontakt mit der Oberfläche des Bilderzeugungsorgans 1 in der Stellung der magnetischen N- und S-PoIe zu bringen, welche von der Position der Mittellinie entfernt gehalten werden, wobei der Durchmesser bevorzugt in einem Bereich zwischen 40 und 10 mm liegt. In ähnlicher Weise wird vorzugsweise der Durchmesser eines trommeiförmigen Bilderzeugungsorgans 1 kleiner gemacht, wobei der Durchmesser vorzugsweise im Bereich zwischen 300 und 10 mm liegt. Wenn ein bandförmiges Bilderzeugungsorgan 1 verwendet wird, reicht es aus, eine Bandantriebswalze in dem Entwicklungsbereich vorzusehen, um die oben genannten Bedingungen zu erf üllen-y Bei den Entwicklungsvorrichtungen gemäß den Fig. 1 und 2 ist weiterhin ein Druckorgan 12 an der Seite vorgesehen, bevor die Entwicklerschicht die den Bilderzeugungsorgan 1 am nächsten kommende Position der Entwicklungstrommel 2 erreicht, so daß ein Druck auf die Oberfläche der Entwicklerschicht ausgeübt wird. An der derart mit Druck beaufschlagten Stelle ist ein magnetischer S- (oder N-)Pol so angeordnet, daß er unter einem Öffnungswinkel von -Θ- stromauf von der Mittellinie liegt. Deshalb kann die Dicke der

Entwicklerschicht im Entwicklungsbereich einheitlicher verdünnt werden, und es ist folglich möglich, sicherer Entwicklungen ohne Grauschleier und mit einer zufriedenstellenderen Bilddichte unter der Steuerung eines oszillierenden elektrischen Feldes durchzuführen. Wenn ein magnetischer S- (oder N-)Pol unter einem Öffnungswinkel von θ_ an der Stromaufseite der Mittellinie zwischen der Mittellinie der Andruckposition des Druckorgans 12 angeordnet wird, dann wird außerdem die Entwicklerschicht durch das Magnetfeld an der Stelle des Magnetpols sich grob in Ohrform bzw. Muschelform bilden, selbst wenn die Dicke der Entwicklerschicht durch das Druckorgan 12 mehr vereinheitlicht werden konnte. Vorzugsweise wird deshalb die magnetische Flußdichte des Magnetpols auf einen solchen Grad verringert, daß es nicht zu der Ohr form kommt. Dies wird später noch anhand der Fig. 3 bis 6 weiter beschrieben.

Das in Fig. 1 gezeigte Druckorgan 12 ist mit seinem Basisende drehbar auf der Welle 13 gelagert, und es ist in seinem Mittelbereich mit einem Stützbalken 15 abgestützt, welcher seinerseits durch eine Feder 14 angehoben wird. Das Druckorgan 12 wird dann durch die Abstandswalze 16 angedrückt, welche so rotiert, daß sie die Rückseite von deren Vorderkante in Kontakt mit der Oberflächenkante des Bilderzeugungsorgans 1 bringt, und die Oberfläche der Entwicklerschicht wird durch die Oberfläche der Vorderkante (des Druckorgans 12) zusammengedrückt.

Das in Fig. 2 gezeigte Druckorgan 12 ist an ihrer Basis am Rahmen der Entwicklungsvorrichtung derart befestigt, daß die Oberfläche der Entwicklerschicht durch die Oberfläche der Vorderkante des Druckorgans 12 zusammengedrückt wird. Im Hinblick auf Fig. 2

braucht nicht weiter ausgeführt zu werden, daß der Spalt zwischen der Entwicklungstronunel 2 und dem Druckorgan 12 dadurch eingestellt werden kann, daß das Druckorgan 12 aus einem geeigneten elastischen Material hergestellt und daß seine Rückseite durch eine Justierschraube o.dgl. angedrückt wird. Genauso ist es selbstverständlich, daß auch das Druckorgan 12 von Fig. 1 durch eine Justierschraube o.dgl. anstelle der Abstandswalze 16 angedrückt werden kann.

Wie in Fig. 3 gezeigt, formiert sich die auf der Entwicklungstrommel 2 gebildete Entwicklerschicht in Ohr-Form an der Stelle, wo die magnetischen N- und S-PoIe innerhalb der Trommel 2 angeordnet sind. Wenn irgendeine Wellenform in der Dicke der durch die Schichtdicken-Regulierungsklinge 6 regulierten Entwicklerschicht vorhanden ist, wird eine solche Wellenform leicht in denjenigen Stellungen verstärkt, wo die Entwicklerschicht sich in Ohrform formiert. Wenn deshalb die magnetischen N- und S-PoIe an der Stelle der Mittellinie vorgesehen werden, wo die Entwicklungstrommel dem Bilderzeugungsorgan 1 am nächsten kommt, ändert sich der Zustand ernsthaft da, wo eine Bürste auf dem Bilderzeugungsorgan 1 reibt, so daß bei Anwendung der Magnetbürstenmethode sich leicht Grauschleier bilden oder daß ein Bild leicht die Form verliert. Bei Anwendung einer kontaktlosen Entwicklungsmethode, wobei kein Bilderzeugungsorgan in Kontakt mit einer Entwicklerschicht gebracht wird und wobei kaum ein Grauschleier oder ein Bildausfall auftritt, kommen die Entwicklungstrommel 2 und das Bilderzeugungsorgan 1 leicht in Kontakt miteinander, wenn nicht der Spalt zwischen der Entwicklungstrommel· 2 und dem Bilderzeugungsorgan breit genug gemacht wird, um eine Drehung des Magneten 3 zu ermöglichen. Andernfalls wird das Anfliegen von Toner in dem

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oszillierenden elektrischen Feld nicht genügend gesteuert, und es kann dabei nur schwerlich eine einheitliche und zufriedenstellende Entwicklungsdichte erreicht werden. Bei der Erfindung werden deshalb, wie in den Fig. 1 bis 3 gezeigt ist, die magnetischen N- und S-PoIe so angeordnet, daß sie von der Stellung an der Mittellinie, wo die Entwicklungstrommel 2 dem Bilderzeugungsorgan 1 am nächsten kommt, ferngehalten werden, was eine wesentliche Verbesserung darstellt. ■Dadurch weist das Magnetfeld im Entwicklungsbereich Komponenten in Horizontalrichtung, d.h. in Tangentialrichtung, auf, und die Entwicklerschicht wird dünn ausgebildet, ohne daß es zur Bildung von "Ohren" bzw. "Muscheln" kommt. Somit kann eine einheitliche und sichere Entwicklung durchgeführt werden, ohne daß irgendeine Wellenbildung in der Schichtdicke verstärkt wird.

Wenn man andererseits eine Maßnahme zur Ausschaltung der Wellenbildung in der Entwicklerschichtdicke in Betracht zieht und dabei Gebrauch von einer Stauplatte, einer Ausgleichsplatte o.dgl. macht, ist es wirkungsvoll, eine derartige Stauplatte oder Ausgleichsplatte an einer Stelle vorzusehen, wo sich eine Wellenbildung verstärkt, so daß die Wellenbildung beseitigt werden kann. Eine Stauplatte hat jedoch geringere Wirkung für die Beseitigung der WeI-lenbildung einer Schichtdicke, welche durch eine Schichtdicken-Regulierungsklinge 6 mit ähnlichem Zweck reguliert wird, und es ist auch schwierig, sie auf der gleichen Seite in der Nähe des Entwicklungsbereiches vorzusehen. Im Gegensatz dazu hat eine Ausgleichsplatte die Wirkung, daß eine Wellenbildung in der Entwicklerschichtdicke behoben werden kann, ohne daß nicht ausgeglichener Entwickler zurückbleibt, wie dies im Fall der Verwendung einer Stau-

platte der Fall ist, und eine derartige Maßnahme kann auf der gleichen Seite in der Nähe des Entwicklungsbereichs vorgenommen werden. Wie in Fig. 4 gezeigt, wird deshalb die Stellung eines magnetischen S- (oder N-)Pols stromaufseitig von der Mittellinie zwischen den magnetischen N- und S-Polen vorgesehen, welche jeweils so angeordnet sind, daß sie von der Stellung ferngehalten werden, in der die Entwicklungstrommel 2 dem Bilderzeugungsorgan 1 am nächsten kommt, und wenn eine Wellenbildung durch Andrücken der Oberfläche einer Entwicklerschicht mittels eines Druckorgans 12 (d.h. einer Ausgleichsplatte) ausgeglichen wird, dann ist es möglich, eine Streifen- oder ¹^ Fleckenbildung auszuschalten, welche durch Entwickler- oder Staubklumpen, die um die Schichtdicken-Regulierungsklinge 6 gebildet werden, verursacht wird, und es ist auch möglich, die Dicke der Entwicklerschicht im Entwicklungsbereich bis zu einem

*^u bemerkenswerten Grad gleichförmig zu machen. Bei den in den Fig. 1 und 2 bzw. den Fig. 4 bis 6 gezeigten Beispielen wurden Druckorgane 12 jeweils in der oben beschriebenen Position vorgesehen. In den anhand der Fig. 1 und 5 gezeigten Beispielen wurden die Druckes organe 12 jeweils derart angeordnet, daß ihr Druckpunkt gegenüber den Stellungen der magnetischen S- oder N-PoIe, welche stromaufseitig von der Mittellinie angeordnet sind, etwas weiter stromab positioniert werden kann.
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In den Beispielen, die in den Fig. 2 und 4 gezeigt sind, wurden die Druckpunkte jeweils so vorgesehen, daß sie oberhalb des magnetischen S-PoIs liegen. In dem Fall, daß gemäß der Darstellung in Fig. 5 bzw. 6 eine Magnetanordnung 3 jeweils Stabmagnete enthält, welche in Tangentialrichtung nebeneinander gehalten sind, wird die Stellung einer Entwicklerschich^

welche sich in Ohrform formiert, leicht von den Enden der Magnetpole eines Stabmagneten nach vorne verschoben. Vorzugsweise wird deshalb der Druckpunkt eines Druckorgans 12 auf die verschobene Position eingerichtet. Das ist der Grund dafür, daß der Druckpunkt des Druckorgans 12 gemäß Fig. 5 stromabseitig von dem magnetischen N-PoI verschoben wurde. Dies ist auch der Grund dafür, daß bei dem Beispiel nach Fig. 6, bei welchem Stabmagnete horizontal im Entwicklungsbereich angeordnet wurden, der Druckpunkt des Druckorgans 12 stromaufseitig von dem magnetischen N-PoI verschoben wurde.

Vorzugsweise umfaßt das Druckorgan 12 isolierendes Material mit einer derartigen Elektrifizierungsreihe, daß eine durch Reibung zwischen Tonerpartikeln und Trägerpartikeln erzeugte Ladung befördert wird. Derartige Druckorgane 12 müssen jedoch nicht darauf beschränkt sein, sondern sie können auch von der Art sein, daß sie in einem Schwebezustand getragen werden oder daß sie auf der gleichen Spannung mit der Entwicklerschicht oder mit der Entwicklungstrommel 2 gehalten werden, um eine Entladung bzw. eine Ableitung zu vermeiden.

Bei der oben beschriebenen erfindungsgemäßen Entwicklungsvorrichtung sind die innerhalb der Entwicklungstrommel 2 fest angeordneten Magnetpole an Stellungen angeordnet, wo sie von derjenigen Stellung ferngehalten werden, in der die Entwicklungstrommel 2 dem Bilderzeugungsorgan 1 am nächsten kommt, so daß eine bei Drehung der Entwicklungstrommel sich bewegende Entwicklerschicht gehalten werden kann, nachdem sie die Einwirkung von horizontalen Magnetfeldkomponenten im Entwicklungsbereich erfahren hat. Außerdem wird die Oberfläche der Entwicklerschicht

durch das Druckorgan 12 zusammengedrückt, und gleichzeitig wird ihre Dicke ausgeglichen, bevor die Entwicklerschicht die oben erwähnte nächstkommende Stellung erreicht, und deshalb kann die Entwicklerschicht stabil, einheitlich und dünn ausgebildet werden.

Bei Anwendung der Magnetbürstenmethode wird folglich eine ungleichmäßige Entwicklung ausgeschaltet, weil mit einer Magnetbürste ein einheitliches Abreiben ausgeführt werden kann. Bei Anwendung einer kontaktlosen Entwicklungsmethode kann der Spalt zwischen der Entwicklungstrommel 2 und dem Bilderzeugungsorgan 1 so verengt werden, daß das Anfliegen von Tonerpartikeln in ausreichendem Maße durch ein oszillierendes elektrisches Feld gesteuert werden kann, und es ist deshalb leicht möglich, Bilder ohne Grauschleier und mit einer hohen Bilddichte zu entwickeln. Entsprechend kann die erfindungsgemäße Entwicklungsvorrichtung auch zweckmäßig bei Anwendung der kontaktlosen Entwicklungsmethode verwendet werden.

Im folgenden werden die bevorzugten Entwicklungsbedingungen beschrieben, welche in der Lage sind, scharfe Bilder ohne Grauschleier im Fall der Verwendung einer erfindungsgemäßen Entwicklungsvorrichtung wiederzugeben.

Bei der erfindungsgemäßen Entwicklungsvorrichtung ist es natürlich möglich, einen Zwei-Komponenten-Entwickler zu verwenden, wie er weithin gern verwendet wird und welcher nicht-magnetische Tonerpartikel mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von etwas über 10 μπι sowie magnetische Trägerpartikel mit einer mittleren Partikelgröße zwischen einigen 10 μΐη bis zu einigen 100 μπι umfaßt. Erfindungsgemäß kann aber,

wie oben beschrieben, eine Tonerübertragung wirkungsvoll durch ein oszillierendes elektrisches Feld gesteuert werden, und vorzugsweise wird deshalb ein Zwei-Komponenten-Entwickler verwendet, welcher Tonerpartikel mit einer mittleren Partikelgröße von nicht größer als 10 μπι und Trägerpartikel mit einer mittleren Partikelgröße von nicht größer als 50 μπι und vorzugsweise von nicht größer als 30 μπι umfaßt.

was diesen speziellen Punkt betrifft, so ist ein Zwei-Komponenten-Entwickler gemäß obiger Beschreibung relativ grob in seinen Tonerpartikeln und auch in seinen Trägerpartikeüi, und es ist deshalb schwierig, ein Bild mit hoher Qualität zu erhalten, wobei feine und empfindliche Linien und Punkte oder eine entsprechende dichte Abstufung des Bildes wiederzugeben. Dementsprechend wird, wenn die mittlere Partikelgröße des Toners kleiner gemacht wird, die angelegte Spannung der Tonerpartikeln qualitativ proportional dem Quadrat der Partikelgröße verringert, und eine Adhäsionskraft, wie die VAN der WAAL'sehe Kraft, vergrößert sich im Verhältnis, so daß die Tonerpartikel nur schwer von den Trägerpartikeln zu trennen sind. Bei Anwendung der Magnetbürstenmethode können die Tonerpartikel, wenn sie einmal auf der bildfreien Fläche des Bilderzeugungsorgans 1 anhaften, nicht mehr leicht entfernt werden, selbst wenn sie mit einer Magnetbürste gerieben werden, so daß ein Grauschleier erzeugt wird. Bei der Magnetbürstenmethode wird dieses Problem bedenklich, wenn die mittlere Größe der Tonerteilchen nicht größer als 10 μπι wird. Erfindungsgemäß kann jedoch das oben erwähnte Problem gelöst werden, indem die Bewegung der Tonerpartikel in einem oszillierenden elektrischen Feld auch bei der Magnetbürstenmethode wirksam gesteuert wird. Um es konkret zu sagen, an einer Ent-

Wicklerschicht anhaftende Tonerpartikel werden durch elektrisch vorgegebene Oszillation davon getrennt, so daß die Tonerpartikel leicht auf die Oberfläche des Bilderzeugungsorgans 1 übertragen werden können. Wenn die Oberfläche des Bilderzeugungsorgans 1 mit einer Magnetbürste abgestreift wird, können die Tonerpartikel, welche auf den bildfreien Flächen des Bilderzeugungsorgans 1 anhaften, leicht entfernt oder auf dessen Bildflächen übertragen werden. Bei der kontaktlosen Entwicklungsmethode werden nahezu keine der weniger aufgeladenen Tonerpartikel auf eine bildfreie Fläche übertragen, und es haften auch keine Tonerpartikel an dem Bilderzeugungsorgan 1, weil die Oberfläche des Bilderzeugungsorgans 1 nicht zur Erzeugung einer Reibungsaufladung gerieben wird; deshalb können Tonerpartikel bis in die Größenordnung von 1 μΐη verwendet werden. Bei der Magnetbürsten-Entwicklungsmethode ist es ebenso wie bei der kontaktlosen Entwicklungsmethode möglich, eine ausgezeichnet reproduzierbare und scharfe Tonerbildentwicklung wiedergabegetreu von einem latenten Bild zu erhalten. Außerdem schwächt das oszillierende elektromagnetische Feld das Verkleben von Tonerpartikeln mit Trägerpartikeln, und deshalb wird auch das Ankleben von Trägerpartikeln zusammen mit Tonernartikeln an dem Bilderzeugungsorgan 1 ebenfalls verringert. Bei der kontaktlosen Entwicklungsmethode werden speziell stark aufgeladene Tonerpartikel' unter Einwirkung des oszillierenden elektrischen Feldes in den Bildbereichen und in den bildfreien Bereichen in Schwingung versetzt, und entsprechend der Intensität des elektrischen Feldes werden auch Trägerpartikel in Schwingung versetzt. Dabei werden die Tonerpartikel selektiv auf die Bildbereiche der Oberfläche des Bilderzeugungsorgans 1 übertragen.

Die Haftung von Trägerpartikeln an der Oberfläche des Bilderzeugungsorgans 1 kann deshalb scharf reduziert werden. Bei diesem Beispiel kann jedoch das Problem auftreten, daß die Tonerpartikel, die in den bildfreien Bereichen in Schwingung versetzt werden, entsprechend der Intensität des elektrischen Feldes leicht herumfliegen. Das gleiche Problem tritt auch in dem Fall der Trägerpartikel auf. Diesem Problem kann man dadurch begegnen, daß die Umdrehung der Entwicklungstrommel 2 verlangsamt wird, um in geeigneter Weise die Transportgeschwindigkeit der Entwicklerschicht zu verlangsamen.

¹^ Wenn die mittlere Größe der Tonerpartikel andererseits groß wird, wird die Rauhigkeit in einem Bild auffallend, wie oben beschrieben. Bei einer Entwicklung zur Auflösung einer Gruppe von nebeneinanderliegenden feinen Linien mit einem Raster in der Größenordnung von 10 Linien pro mm ergibt sich bei Tonerpartikeln in der Größenordnung von 20 μΐη mittlerer Partikelgröße normalerweise kein Problem im praktischen Gebrauch. Wird jedoch ein feinkörniger Toner mit einer mittleren Partikelgröße von nicht mehr als 10 μπι verwendet, wird das Auflösungsvermögen stark verbessert, so daß ein scharfes und hochwertiges Bild erzeugt wird, in welchem unterschiedliche Dichte o.dgl. mit hoher Wiedergabetreue reproduziert werden kann. Aus den oben erwähnten Gründen besteht die geeignete Anforderung an die Tonergröße darin, daß eine mittlere Teilchengröße von nicht mehr als 20 μπι und vorzugsweise von nicht mehr als 10 μπι verwendet wird. Da außerdem die Tonerpartikel einem oszillierenden elektrischen Feld folgen sollen, ist es erwünscht, daß das mittlere Ladungsvolumen der Tonerpartikel nicht weniger als 1 bis 3 \iC pro Gramm beträgt. Insbesondere im Fall von

kleinen Partikelgrößen ist ein relativ hohes Ladungsvolumen wesentlich.

Toner der oben beschriebenen Art können in der gleichen Weise hergestellt werden«, wie herkömmliche Toner. Anders gesagt, es können kugelförmige oder amorphe und nicht-magnetische oder magnetische Tonerpartikel verwendet werden, wie sie aus den herkömmlichen Tonern ausgewählt werden, wenn man eine Einrichtung zur Aussonderung einer mittleren Partikelgröße verwendet. Unter ihnen ist es jedoch zu bevorzugen, daß die Tonerpartikel Magnetpartikel sind, welche die Teilchen einer magnetischen Substanz enthalten, und daß es insbesondere solche sind, welche feine Magnetpartikel in einer Menge von nicht mehr als 60 Gew.-% der Gesamtmenge an Tonerpartikeln enthalten. Wenn derartige Tonerpartikel Magnetpartikel sind, kann ihre Gleichförmigkeit noch verbessert werden, die Partikel fliegen kaum weg und es wird weiter das Auftreten von Grauschleiern verhindert, weil die Tonerpartikel auch durch die magnetischen N- und S-PoIe des Magneten 3 beeinflußt werden.

Wenn jedoch die Menge an magnetischer Substanz zu stark im Inhalt des Toners anwächst, kann keine zufriedenstellende Entwicklungsdichte erreicht werden, weil die magnetische Anziehungskraft zwischen den Tonerpartikeln und den Trägerpartikeln ebenfalls zu stark anwächst, und eine Reibungsaufladung wird schwierig zu steuern zu sein oder die Tonerpartikel brechen leicht oder es tritt leicht ein Verkleben zwischen den Tonerpartikeln und den Trägerpartikeln auf, weil die feinen Partikeln der magnetischen Substanz auf der Oberfläche der Tonerpartikel erscheinen. Insbesondere im Fall von Tonerpartikeln mit einer anderen Farbe als schwarz oder braun kann

keinerlei scharfe oder klare Farbe erreicht werden, wenn nicht die Menge der Magnetsubstanz auf unter 30 Gew.-% verringert wird.
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Faßt man die obige Beschreibung zusammen, so können bevorzugte Toner in der Weise erzeugt werden, daß ein Harz, wie etwa Styrenharz, Vinylharz, Äthylharz, Harz-denaturiertes Harz, Acrylharz, Polyamidharz, Expoxydharz, Polyesterharz und dgl., und die feinen Partikel einer magnetischen Substanz verwendet werden und daß hierzu eine Farbkomponente wie Kohlenstoff o.dgl. und ein elektrostatisch steuernder Wirkstoff, wenn erforderlich, hinzugefügt werden, wobei ein Verfahren ähnlich den bekannten Herstellungsverfahren für Tonerpartikel angewendet wird. Ein derartig bevorzugt verwendeter Toner enthält Partikel mit einer mittleren Teilchengröße von nicht mehr als 20 μπι und vorzugsweise von nicht mehr als 10 μΐη. Wenn außerdem die Tonerpartikel entweder durch ein Sprüh-Trocknungsverfahren oder in einem Kugelformungsprozeß, der nach der Herstellung der Toner in Partikelform durchgeführt wird, in Kugelform gebracht werden, wird der Entwickler in seinen Flußeigenschaften verbessert, so daß er nicht zusammenklebt, und es werden auch die Eigenschaften zu seiner gleichmäßigen Durchmischung mit den Trägerpartikeln, die Fördereigenschaften und die Beladungsmöglichkeit des Entwicklers verbessert.

Was die magnetischen Trägerpartikel betrifft, so kann, wenn diese in ihrer mittleren Partikelgröße relativ groß sind, das Problem auftreten, daß ein Bild schwer mit hoher Dichte entwickelt werden kann, weil 1) eine Entwicklerschicht, die auf der Entwicklungstrommel 2 ausgebildet wird, grobkörnig wird und weil deswegen eine Ungleichmäßigkeit im Toner-

bild erzeugt wird, selbst wenn ein latentes Bild entwickelt wird, während mit einem oszillierenden elektrischen Feld eine Reihe von Schwingungen angelegt wird, und weil 2) die Tonerdichte in der Entwicklerschicht herabgesetzt wird und deshalb eine Entwicklung mit hoher Dichte nur schwer durchzuführen ist. Nach den Ergebnissen unserer Versuche werden die oben erwähnten Probleme wirksam vermindert, wenn die mittlere Partikelgröße nicht größer als 50 μπι ist, und die Probleme werden im wesentlichen gelöst, wenn diese mittlere Partikelgröße nicht größer als 30 μιη ist. Wenn jedoch die Trägerpartikel zu fein sind, dann tendieren sie 3) dazu, mit den Tonerpartikeln zusammen an der Oberfläche des Bilderzeugungsorgans 1 anzukleben, und sie tendieren 4) dazu, umherzufliegen. Bei diesen Entwicklungsvorgängen beginnen die erwähnten Tendenzen allgemein stufenweise sichtbar zu werden, wenn die Trägerpartikel in eine Größen-Ordnung von nicht mehr als 15 μπι in der durchschnittlichen Partikelgröße kommen, und die Tendenzen werden offenbar, wenn sie nicht größer als 5 μπι werden. Die an der Oberfläche des Bilderzeugungsorgans 1 anhaftenden Trägerpartikel sollen teilweise zusammen mit den Tonerpartikeln auf ein Blatt eines Aufzeichnungspapiers übertragen werden, und ihr Rest soll zusammen mit den verbleibenden Tonerpartikeln von der Oberfläche des Bilderzeugungsorgans durch eine Reinigungseinrichtung mit einer Klinge, einer Haarbürste o.dgl. entfernt werden. Mit Trägerpartikeln die aus magnetischen Substanzen herkömmlicher Art bestehen, ergeben sich jedoch Probleme in der Weise, daß 5) die Trägerpartikel, die auf ein Aufzeichnungspapier übertragen werden, darauf nicht mit eigener Kraft fixiert werden können, so daß sie deshalb leicht von dem Aufzeichnungspapier herabfallen, und daß 6) dann, wenn die Trägerpartikel, die auf dem

Bilderzeugungsorgan 1 verbleiben, mit der Reinigungseinrichtung von dort entfernt werden, die Oberfläche des Bilderzeugungsorgans 1 mit einem Photoempfänger leicht beschädigt wird.

Diese Probleme 5) und 6) können dadurch gelöst werden, daß mit den magnetischen Trägerpartikeln auch eine Substanz, wie Harz o.dgl., geformt wird, welehe in der Lage ist, diese beide auf einem Blatt eines Aufzeichnungspapiers zu fixieren. Mehr konkret ausgedrückt, magnetische Trägerpartikel werden von den Partikeln einer magnetischen Substanz gebildet, welche mit der Substanz, welche in der Lage ist, die

I" magnetischen Trägerpartikel auf einem Aufzeichnungspapier zu fixieren, umhüllt werden, oder diese Trägerpartikel werden aus der Substanz, welche in der Lage ist, die magnetischen Trägerpartikel auf einem Aufzeichnungspapier zu fixieren, geformt, wobei sie fein verteilt in Pulverform die magnetische Substanz enthalten, und die Trägerpartikel, die an dem Aufzeichnungspapier anhaften, werden dann auch mit Hitze oder Druck fixiert. Wenn die Trägerpartikeln von dem Bilderzeugungsorgan 1 mit der Reinigungseinrichtung entfernt werden, wird die Oberfläche des Bilderzeugungsorgans 1 nicht beschädigt. Bei derartigen magnetischen Trägerpartikeln der oben erwähnten Art wird das oben beschriebene Problem 3) in der praktischen Anwendung fast keine Schwierigkeiten ver-Ursachen, selbst wenn die Trägerpartikel auf das Bilderzeugungsorgan 1 oder auf ein Aufzeichnungspapier übertragen werden sollten, wenn die Größe der Trägerpartikel in einer Größenordnung von nicht mehr als 5 - 15 μΐη im Durchschnitt gewählt wird. Wenn eine derartige Trägeradhäsion entsprechend dem Problem 3) verursacht wird, ist es außerdem wirksam,

einen Rückführmechanismus vorzusehen.

Ausgehend von den oben erwähnten Punkten sind die geeigneten Bedingungen für einen magnetischen Träger die, daß seine mittlere Partikelgröße nicht größer als 50 μπι ist und vorzugsweise bei einer Größe von nicht mehr als 30 μπι und nicht weniger als 5 μΐη liegt. Außerdem ist es zweckmäßig, daß die magnetischen Trägerpartikel auch die Substanz enthalten, welche in der Lage ist, die magnetischen Trägerpartikel auf einem Aufzeichnungspapier zu fixieren. Eine derartige mittlere Partikelgröße ist eine mittlere Partikelgröße, welche durch das Gewicht bestimmt wird, wie es ähnlich der Fall ist bei den Tonern, und es wird bestimmt mittels eines sogenannten Coulter Counter, der hergestellt wird von der Coulter Company, oder eines Ominicon Alpha, hergestellt von Bosch ß. Romb Company.

Derartige magnetische Trägerpartikel können gewonnen werden, indem ihre Partikelgröße durch eine Trenneinrichtung herkömmlicher Art für eine mittlere Partikelgröße aus den folgenden Partikelmaterialien ausgewählt werden:

a) Partikeln aus einem Metall wie Eisen, Chrom, Nickel, Kobalt o.dgl., deren Bestandteile oder Legierungen, wie sie bei herkömmlichen magnetischen Trägerpartikeln verwendet werden, einschließlieh beispielsweise solchen aus ferromagnetischer Substanz oder paramagnetischer Substanz wie 3-Eisen- Ί -Oxid, /· -Eisen-Oxid, Chromdioxid, Manganoxid, Ferrit und Mangan-Kupferlegierung;

b) Partikeln, welche über der Oberfläche ihrer Partikeln aus magnetischer Substanz mit einem Harz, wie es vorher im Fall der Tonerpartikeln

bes chrieben wurde, oder mit einem Fettsäurewachs,

wie Palminsäurewachs, Stearinsäurewachs ο.dgl., überzogen sind; oder

c) Partikel, welche ein Harz oder ein Fettsäurewachs mit fein verteilten Magnetpartikeln enthalten.

Neben den vorher beschriebenen Wirkungen erzielt man dadurch auch noch den Effekt, daß auf der Entwicklungstrommel 2 eine einheitliche Entwicklerschicht ausgebildet werden kann und daß auch eine Vorspannung hoher Intensität an die Entwicklungstrommel 2 angelegt werden kann, wenn die Trägerpartikel aus Harz o.dgl. und wenn sie. vorzugsweise in Kugelform ausgebildet sind. Anders gesagt, mit der Aussage, daß die Trägerpartikel aus Harz o.dgl. ausgebildet sind, ist gemeint, daß es möglich ist, die folgenden Wirkungen zu zeigen:

1) Die Entwicklerschicht kann einheitlich ausgebildet werden, und es kann verhindert werden, daß sich ein Bereich mit geringem Widerstand oder mit einer ungleichmäßigen Schichtdicke örtlich ausbildet, weil diese Maßnahme allgemein eine Orientierung derart verhindert, daß leicht eine magnetische Absorption in Richtung der Hauptachse auftritt;

2) Eine Konzentration eines elektrischen Feldes auf einen Randbereich tritt nicht auf, weil ein derartiger Randbereich, wie sie bei herkömmlichen Trägerpartikeln festgestellt wurden, ebenso ausgeschaltet werden kann, wie die Trägerpartikel hochohmig gemacht werden können, so daß folglich ein latentes elektrostatisches Bild nicht durch elektrische Entladung auf das Bilderzeugungsorgan 1 gestört werden kann und auch die Vorspannung nicht zusammenbrechen kann, selbst wenn eine Vorspannung hoher Intensität an die Entwicklungstrommel 2 angelegt wird. Damit ist gemeint, daß eine Vorspannung einer derartig hohen

Intensität dort angelegt werden kann, daß bei Ausführung einer Entwicklung unter einem oszillierenden elektrischen Feld entsprechend der Erfindung mit Anlegen einer oszillierenden Vorspannung diese Wirkungen in zufriedenstellender Weise erreicht werden.

Was die Trägerpartikel, die in der Lage sind, die oben erwähnten Wirkungen hervorzurufen, betrifft, so können Wachse der oben erwähnten Art verwendet werden. Vom Standpunkt der Beständigkeit und dgl. der Trägerpartikel aus werden jedoch bevorzugt Harze der oben erwähnten Art verwendet. Vorzugsweise werden außerdem solche verwendet, bei denen die gebildeten isolierenden Magnetpartikel nicht weniger als 10 fl an · cm aufweisen. Dieser spezifische Widerstand ist ein Wert, der in der Weise erreicht wird, daß Partikel in ein Gefäß mit einer Querschnittsfläche von 0,50 cm² gebracht werden und daß eine Last von 1 kg/cm² auf die Partikel aufgebracht wird, welche über einem Abgriff aufgeschichtet sind, und wenn eine Spannung, die ein elektrisches Feld von 1000 V/cm erzeugen kann, zwischen der Last und einem elektrischen Pol an der Basis des Gefäßes angelegt wird, kann ein elektrischer Stromwert abgelesen werden. Wenn der spezifische Widerstand niedrig ist, werden Trägerpartikel aufgeladen, so daß die Trägerpartikel leicht an dem Bilderzeugungsorgan 1 anhaften oder daß eine angelegte Vorspannung leicht zusammenbricht, wenn diese Vorspannung an die Entwicklungstrommel 2 angelegt wird.

Deshalb bestehen die geeigneten Erfordernisse für derartige magnetische Trägerpartikel darin, daß neben dem Erfordernis für ihre mittlere Partikelgröße ihre Partikel so abgerundet sein sollen, daß das Verhältnis ihrer größeren Achse zu ihrer kleineren Achse

nicht mehr als 3 ist, so daß ein Vorsprung in Nadelform oder Kantenform nicht auftritt und daß ihr spezifischer Widerstand nicht geringer als 10 JT-*cm
und vorzugsweise nicht geringer als 10 Π 'cm beträgt. Bei solchen Trägerpartikeln, die aus Magnetpartikeln bestehen oder mit Harz umhüllt sind, wobei jedes mit einem hohen Widerstand und in Kugelform ausgebildet ist, sollen derartige magnetische Trägerpartikeln ausgewählt werden; welche so rund wie möglich sind, und sie sollen mit Harz überzogen sein. Bei derartigen Trägerpartikeln, bei welchen feine Teilchen einer magnetischen Substanz verteilt enthalten sind, sollen so feine Teilchen wie möglich in Partikeln mit verteiltem Harz geformt und dann in Kugelform gebracht werden, oder derartige Partikeln mit verteiltem Harz sollen in einem Sprüh-Trocknungsprozeß hergestellt werden. Auf diese Weise werden also magnetische Trägerpartikel vorbereitet.

Bei einer erfindungsgemäßen Entwicklungsvorrichtung wird vorzugsweise ein Entwickler verwendet, bei welchem Tonerpartikel und magnetische Trägerpartikel der oben beschriebenen Art im gleichen Verhältnis wie bei herkömmlichen Zwei-Komponenten-Entwicklern gemischt sind. Insbesondere in dem Fall, daß eine Entwicklung unter den Bedingungen einer kontaktlosen Entwicklung durchgeführt wird, kann selbst eine extrem hohe Dichte in der Größenordnung von 10 - 80% angewendet werden.

Dem Entwickler kann erforderlichenfalls ein Reinigungswirkstoff o.dgl. zugemischt werden, der zum Reinigen der Oberfläche des Bilderzeugungsorgans 1 dienlich ist, außerdem kann ein Flußmittel zur Verbesserung des Fließens und Gleitens der Partikel beigemischt werden. Was die Flußmittel betrifft,

so können colloidale Kieselerde (Silica), Flußspatimprägnierungsmasse, Metallseife, ein nicht ionischer, oberflächenaktiver Werkstoff o.dgl. verwendet werden, und als Reinigungsmittel kann Fettsäure-Metallsalz, ein in einer organischen Gruppe substituiertes Silizium, ein fluor-oberflächenaktiver Wirkstoff o. dgl. verwendet werden.

Für solche Entwickler gelten also die oben erwähnten Erfordernisse. Was nun die Erfordernisse zur Entwicklung eines latenten elektrostatischen Bildes, welches auf einem Bilderzeugungsorgan 1 aufgezeichnet ist, durch Ausbildung einer Entwicklerschicht mit einem oben beschriebenen Entwickler betrifft, so wird vorzugsweise ein Spalt von einigen 10 μΐη bis zu 2000 μΐη zwischen der Entwicklungstrommel 2 und dem Bilderzeugungsorgan 1 vorgesehen, und wenn der Spalt enger ist als einige 10 μπι, wird es schwierig, eine Entwicklerschicht auszubilden, welche in der Lage ist, eine Entwicklung gleichmäßig auszuführen und eine genügende Tonermenge zu dem Entwicklungsbereich zu bringen; deshalb kann in diesem Fall eine stabile Entwicklung nicht ausgeführt werden. Wenn andererseits der Spalt wesentlich über 2000 μπι hinausgeht, wird der Effekt der einander gegenüberstehenden elektrischen Pole vermindert, und eine zufriedenstellende Entwicklungsdichte ist nicht erreichbar. Wenn der Spalt mit ,seiner Größe im Bereich von einigen 10 μπι bis zu 2000 μπι liegt, kann die Entwicklerschicht gleichförmig mit einer passenden Dicke geformt werden. Entsprechend sieht man vorzugsweise solche Bedingungen vor, daß die Entwicklerschicht nicht in Kontakt mit der Oberfläche des Bilderzeugungsorgans 1 gebracht wird, wobei der Spalt und die Dicke der Entwicklerschicht so gewählt werden, daß keinerlei oszillierendes elektrisches Feld erzeugt wird, wenn

eine bildfreie Fläche erzeugt wird, man bringt jedoch die Entwicklerschicht soweit wie möglich näher an die Oberfläche des Bilderzeugungsorgans 1 heran. Dadurch kann verhindert werden, daß ein durchlaufender Streifen oder ein Grauschleier in einem Tonerbild auftritt. Die Stellung der näher an das Bilderzeugungsorgan 1 heranzubringenden Entwicklungstrommel 2 soll vorzugsweise so eingestellt werden, daß die Schwerkraft auf die Entwicklungstrommel 2 einwirkt, um die Tonerpartikel o.dgl. am Zerstreuen zu hindern. Dabei braucht nicht weiter erwähnt zu werden, daß die Erfindung nicht darauf beschränkt ist. Unter dem Gesichtspunkt, daß die Tonerpartikel o.dgl. an einem Zerstreuen gehindert werden sollen, sollen die Geschwindigkeit der Entwicklungstrommel 2 relativ langsam und die Umdrehungsrichtung in einer zur Bewegungsrichtung des Bilderzeugungsorgans 1 entgegengesetzten Richtung gewählt werden, unter dem Gesichtspunkt der Bildwiedergabe in einer Entwicklerschicht soll jedoch ihre Geschwindigkeit nahezu gleich oder schneller sein als die des Bilderzeugungsorgans 1, und die Richtung soll unter diesem Gesichtspunkt in der Bewegungsrichtung des Bilderzeugungsorgans 1 verlaufen. Vorzugsweise wird deshalb die Umfangsgeschwindigkeit der Entwicklungstrommel 2 in dem Bebereich von vier- bis fünfmal schneller als die des Bilderzeugungsorgans 1 gewählt, und die Bewegung kann in die gleiche Richtung gehen. Die Erfindung ist jedoch selbstverständlich nicht darauf beschränkt.

Es ist wünschenswert, daß eine Entwicklung unter einem oszillierenden elektrischen Feld ausgeführt wird, indem von einer Vorspannungsquelle 8 eine Spannung an die Entwicklungstrommel 2 angelegt wird, wobei eine Gleichspannung hinsichtlich der Verhinderung von Grauschleiern und der Erzeugung einer (ausreichenden) Entwicklungsdichte mit einer Wechselspan-

nung im Hinblick auf die Entwicklungsdichte und -abstufung so überlappend angelegt werden, daß ein oszillierendes elektrisches Feld in dem Entwicklungsbereich erzeugt wird. Die dabei verwendeten Gleichstromkomponenten liegen etwa im Bereich von 50
600 V, was höher ist als die Spannung in dem bildfreien Bereich des Bilderzeugungsorgans 1. Was die bevorzugten Wechselstromkomponenten dabei betrifft, so werden solche mit einer Frequenz von 100 Hz oder vorzugsweise zwischen 1 und 5 kHz und einer Amplitude im Bereich von 100 - 5000 V verwendet. Die Wechselstromkomponenten können niedriger sein als die Spannung in dem bildfreien Bereich, wenn der Toner ein magnetischer Toner ist. Wenn die Frequenz dieser Wechselstromkomponenten zu niedrig ist, erscheint leicht ein Oszillationsraster beim Entwicklungsvorgang, und wenn sie im Gegensatz dazu zu hoch ist, besteht die Neigung, daß der Entwickler nicht in der Lage ist, der Schwingung des elektrischen Feldes zu folgen, und daß die Entwicklungsdichte verringert wird, so daß ein scharfes und hochwertiges Bild nicht mehr erhalten werden kann.

Die Amplitude dieser Wechselstromkomponenten hängt von ihrer Frequenz ab. Je größer jedoch die Amplitude ist, desto mehr Schwingung der Entwicklerschicht wird hervorgerufen, und die Wirkungen der Oszillation vergrößern sich. Andererseits, je größer die Amplitude ist, umso mehr besteht die Gefahr, daß Grauschleier erzeugt werden und daß ein dielektrischer Durchbruch, wie eine Blitzerscheinung, ebenfalls leicht auftritt. Wenn die Trägerpartikel eines Entwicklers mit Harz o.dgl. isoliert sind, und wenn sie weiterhin kugelförmig gemacht sind, kann ein derartiger dielektrischer Durchschlag verhindert und kann auch jegliches Auftreten von Grauschleiern durch derartige Wechselstromkomponenten verhindert werden. Es kann

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weiterhin auch zugelassen werden, daß die Oberfläche der Entwicklungstrommel 2 isoliert oder halbisoliert wird, indem sie mit einem Harz oder einer oxidierenden Beschichtung überzogen wird. Es kann weiterhin zugelassen werden, daß die Übertragbarkeit der Entwicklerschicht durch Vorsehen einer Ungleichmäßigkeit auf der Oberfläche verbessert wird^/ßei der erfindungsgemäßen Entwicklungsvorrichtung kann eine hervorragende Bildauflösung, eine scharfe und stabile Entwicklung ohne jeglichen Grauschleier erzielt werden, indem die oben erwähnten Entwickler und Entwicklungserfordernisse angewendet werden. Diese Erfindung soll jedoch nicht auf das Ausführungsbeispiel beschränkt sein, bei welchem ein oszillierendes elektrisches Feld durch Anlegen einer oszillierenden Spannung an die Entwicklungstrommel 2 erzeugt wird, vielmehr kann es auch andere Ausführungsbeispiele geben, wie etwa das, bei dem mehrere Leitungen von Elektrodendraht um einen Entwicklungsbereich mit einem Zwischenraum von 100 - 200 μπ\ zwischen Entwicklungstrommel 2 und Bilderzeugungsorgan 1 gespannt werden oder wobei ein Elektrodennetz mit Öffnungen von 100 - 2000 μπι dazwischengespannt wird, an welches eine Wechselspannung angelegt wird, um ein oszillierendes elektrisches Feld in dem Entwicklungsbereich zu erzeugen, wobei das Wegfliegen von Tonerpartikeln auf diese Weise gesteuert wird. Auch in diesen Fällen kann eine Wechsel-Vorspannung an die Entwicklungstrommel 2 angelegt werden, oder es kann eine Wechselspannung unterschiedlicher Oszillationsfrequenz angelegt werden. Entwicklungsvorrichtungen nach der Erfindung können auch in einem Umkehr-Entwicklungsprozeß verwendet werden. In diesem Fall sollen Gleich-Stromkomponenten einer Vorspannung so angelegt werden, daß sie nahezu gleich sind mit einer Spannung, welche in dem bildfreien Hintergrund des Bilderzeugungsorgans 1 empfangen wird. Darüber hinaus können

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erfindungsgemäße Entwicklungsvorrichtungen als Entwicklungsvorrichtungen nicht nur in einem elektrophotographischen Aufzeichnungsgerät, sondern auch in einem elektrostatischen Aufzeichnungsgerät, wobei Elektroden mit einer Vielzahl von Nadeln eingesetzt sind, und in einem magnetischen Aufzeichnungsgerät verwendet werden. Außerdem sind sie auch geeignet für ein Farbbild-Aufzeichnungsgerät zur Erzeugung eines Farbbilds durch Überlagerung eines Tonerbildes mit einem anderen. Natürlich werden bei einem magnetischen Aufzeichnungsverfahren magnetische Tonerpartikel zur Entwicklung eines magnetischen latenten Bildes verwendet.

Im folgenden werden konkrete Beispiele der Erfindung beschrieben:

Beispiel 1

Es wurden magnetische Partikel zur Verwendung als Trägerpartikel verwendet, welche in einem Hitze-Kugelbildungsverfahren behandelt wurden, wobei 50 Gew.-% feinkörniger Ferrite in Harz verteilt wurden, so daß die Partikel eine mittlere Partikelgröße von 20 μπι, eine Magnetisierung von 30 emu/g und einen

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spezifischen Widerstand von 10 -ii-cm aufwiesen.

Außerdem wurden nicht-magnetische Partikel zur Verwendung als Tonerpartikel mit einer mittleren Teilchengröße von 5 μπι eingesetzt. Dann wurde eine Entwicklung versucht, wobei eine Entwicklungsvorrichtung gemäß Fig. 1 verwendet wurde und wobei die Bedingungen so gewählt wurden, daß das Verhältnis von Tonerpartikeln zu Trägerpartikeln 15 Gew.-% bei einem Entwickler betrug, der in dem Entwicklerbehälter 4 sich befand. Die mittlere Ladungsmenge auf den Tonern betrug -15

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Ein Bilderzeugungsorgan 1 besaß eine a-Si-Photoempfängerschicht auf seiner Oberfläche, und seine Umfangsgeschwindigkeit beträgt 180 mm/s in Pfeilrichtung. Ein latentes elektrostatisches Bild von 500 V Maximialspannung und 100 V Minimalspannung war auf der Oberfläche ausgebildet.

Der Außendurchmesser der Entwicklungstrommel 2 wurde mit 30 mm gewählt, der Spalt zwischen ihrer Oberfläche und dem Bilderzeugungsorgan 1 wurde auf 0,7 mm (d.h. auf 700 μπι) festgelegt, und die Umdrehungszahl in Richtung des Pfeiles wurde auf 150 U/min eingestellt. In dem Magneten 3 wurde die magnetische Flußdichte auf 1200 Gauß an den Magnetpolen stromabseitig des Entwicklungsbereichs und auf 500 Gauß an den anderen Polen eingestellt.

Das Druckorgan 12 umfaßte eine Polyethylenterephthalat-Platte von 50 μπι Dicke, und das Druckorgan· 12 regulierte die Entwicklerschicht so, daß sie durch das Organ 12 unmittelbar vor dem Eintritt in den Entwicklungsbereich zusammengepreßt wurde, so daß die Dicke der Entwicklerschicht ungefähr 0,4 mm betragen konnte. Das bedeutet, daß die Entwicklung in einem kontaktfreien Entwicklungsverfahren durchgeführt wurde. Eine Gleichstromkomponente von 200 V wurde an die Entwicklungstrommel 2 angelegt, während die Entwicklungstrommel und das Bilderzeugungsorgan 1 gleichzeitig angetrieben wurden, und während des Entwickeins wurde eine Vorspannung mit einer Gleichstromkomponente von 200 V und einer Wechselstromkomponente von 2 kHz und 1000 V von einer Vorspannungsquelle 8 an die Entwicklungstrommel 2 angelegt. Die Vorspannung wurde jedoch nur während des Entwicklungsvorgangs angelegt, und nach dem Entwickeln lag lediglich die Gleichstromkomponente von 200 V an der Ent-

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wicklungstromrael 2 an. Nach Beendigung all dieser Vorgänge wurden die Entwicklungstrommel und das Bilderzeugungsorgan 1 angehalten, und gleichzeitig wurde auch die Gleichstromkomponente von der Entwicklungstrommel 2 weggenommen.

Die Entwicklung wurde unter den oben erwähnten Bedingungen ausgeführt, und das entwickelte Bild wurde auf ein Blatt eines glatten Papiers durch Anwendung einer Koronaentladung übertragen, und das übertragene Bild wurde dann durch eine Fixiervorrichtung vom Wärme-Walzentyp fixiert, dessen Oberflächentemperatur 140⁰C betrug. Im Ergebnis war das auf dem Aufzeichnungspapier erhaltene Bild von hoher Dichte und von ausgezeichneter Schärfe ohne jeglichen Randeffekt und ohne Grauschleier. Danach wurden 50 000 Kopien gemacht, und es bestätigte sich, daß sie stabil und gleichmäßig in der Bildqualität von der ersten bis zur letzten Kopie waren.

Beispiel 2

Es wurden magnetische Partikel zur Verwendung als Trägerpartikel verwendet; sie wurden in einem Wärme-Kugelbildungsverfahren behandelt, wobei 50 Gew.-% feinkörniger Ferrite in Harz verteilt waren, wobei die erhaltenen Partikel eine mittlere Partikelgröße von 20 μπι, eine Magnetisierung von 30 emu/g und einen spezifischen Widerstand von 10 SI·cm erreichten; außerdem wurden nicht-magnetische Partikel zum Einsatz als Tonerpartikel mit einer mittleren Partikelgröße von 5 μπι verwendet. Dann wurde eine Entwicklung versuchsweise durchgeführt, wobei eine Entwicklungsvorrichtung gemäß Fig. 2 verwendet wurde und wobei die Bedingungen so gewählt wurden, daß das Verhältnis der Tonerpartikeln zu den Trägerpartikeln in einer Entwicklermasse im Entwicklerbehälter 4 30 Gew.-%

betrug. Die mittlere Ladungsmenge auf den Tonerpartikeln betrug -5 μθ/g.

Die Voraussetzungen für das Bilderzeugungsorgan 1 und den Außendurchmesser der Entwicklungstrommel 2 waren die gleichen wie beim Beispiel 1, der Spalt zwischen der Oberfläche der Trommel und dem Bilderzeugungsorgan 1 betrug 1,2 mm (d.h. 1200 μπι), und die Umdrehungszahl in Richtung des Pfeils betrug 100 U/min. In dem Magneten 3 war die magnetische Flußdichte auf 1000 Gauß an den Magnetpolen stromabseitig des Entwicklungsbereichs ebenso wie an den anderen Magnetpolen eingestellt.

Das Druckorgan 12 enthielt eine harzbeschichtete Phosphor-Bronzeplatte von 200 μΐη Dicke, und das Druckorgan 12 regulierte die Entwicklerschicht so, daß sie unmittelbar vor dem Eintritt in den Entwicklungsbereich angedrückt wurde, so daß die Dicke der Entwicklerschicht 0,6 mm betragen konnte. Das heißt, die Entwicklung wurde auch hier in einem kontaktlosen Entwicklungsverfahren durchgeführt. Bei der Entwicklung wurde eine Vorspannung mit einer Gleichstromkomponente von 200 V und einer Wechselstromkomponente von 4 kHz und 2000 V von der Vorspannungsquelle 8 an die Entwicklungstrommel 2 angelegt.

Die Entwicklung wurde unter den oben erwähnten Bedingungen durchgeführt, und das entwickelte Bild wurde auf ein Blatt eines glatten Papiers durch Anwendung einer Koronaentladung übertragen, das übertragene Bild wurde dann durch eine Fixiervorrichtung vom Wärmewalzentyp mit einer Oberflächentemperatur von 140⁰C fixiert. Im Ergebnis war das auf dem Aufzeichnungspapier erhaltene Bild hoch in der Dichte und ausgezeichnet in der Schärfe ohne jeglichen Randeffekt oder Grauschleier, und es war im Auflösungs-

vermögen noch hervorragender und in der Dichte noch höher als das im Beispiel 1 erhaltene Bild.

Danach wurden 50 000 Kopien hergestellt, und es bestätigte sich, daß sie von der ersten bis zur letzten Kopie stabil und gleichmäßig in der Bildqualität waren.

Claims

Patentansprüche

l. Entwicklungsvorrichtung zur Verwendung eines aus Tonerteilchen und magnetischen Trägerteilchen gemischten Zwei-Komponenten-Entwicklers, wobei eine einem Bilderzeugungsorgan gegenüberstehende Entwicklungstrommel rotiert,

wobei eine magnetische Polung innerhalb der Entwicklungstrommel feststehend angeordnet ist,
wobei auf der Entwicklungstrommel eine Entwicklerschicht gebildet wird, welche mit der Drehung der Entwicklungstrommel bewegt wird, und

wobei ein auf dem Bilderzeugungsorgan aufgezeichnetes latentes Bild mit der Entwicklerschicht in einem oszillierenden elektrischen Feld entwickelt wird, dadurch gekennzeichnet,
daß die Entwicklung in dem oszillierenden elektrischen Feld durch eine derartige Anordnung der magnetischen Polung durchgeführt wird, daß sie von einer Stellung ferngehalten wird, an der die Entwicklungstrommel (2) dem Bilderzeugungsorgan

(1) am nächsten ist, wobei eine horizontale Magnetfeldkomponente an die Entwicklerschicht angelegt wird.
2. Entwicklungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Entwicklerschicht an ihrer Oberseite durch ein Druckorgan (12) zusammengedrückt wird, um sie einzuebnen, bevor sie eine Stellung erreicht, in der die Entwicklungstrommel

(2) dem Bilderzeugungsorgan (1) am nächsten ist.
3. Entwicklungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetische Polung (N, S) an der Stelle angeordnet ist, an der der Ent-

wickler durch das Druckorgan (12) zusammengedrückt wird.
4. Entwicklungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichtdicke der Entwicklerschicht dünner gehalten ist als der Spalt zwischen dem Bilderzeugungsorgan (1) und der Entwicklungstrommel (2).
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5. Entwicklungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das oszillierende elektrische Feld durch Anlegen einer Vorspannung an die Entwicklungstrommel (2) erzeugt wird.
6. Entwicklungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß für den magnetischen Träger ein isolierender Träger verwendet ist.