DE3719534C2 - Entwicklungsvorrichtung und -verfahren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei bisherigen Vorrichtungen zum Erzeugen eines Tonerbildes, bei welchen die Dicke der Entwicklerschicht lediglich mittels eines einen Durchgang für die Entwicklerschicht festlegenden Schichtdicken-Regulierelementes eingestellt wird, tritt aufgrund der Schwankung der Stärke des Magnetfelds, durch welches der Entwickler an die Oberfläche des Entwicklertransportelements angezogen wird, der Nachteil auf, daß zusammengeballter oder überschüssiger Entwickler den engen Abstandsregulierabschnitt zwischen Entwicklertransportelement und Schichtdicken-Regulierelement verstopfen kann. Je dünner die Schicht eingestellt wird, um so größer wird die Ungleichförmigkeit der Schichtdicke, weshalb sich die Ausbildung einer an sich gewünschten gleichmäßigen und dünnen Entwicklerschicht bisher als sehr schwierig erwies. Dieses Problem wird noch durch einige weitere Ursachen verstärkt, z. B. die Tendenz des Entwicklers zu einem Zusammenballen, speziell bei Verwendung von Tonerteilchen und Trägerteilchen, die feiner sind als die herkömmlicherweise verwendeten Trägerteilchen mit einem mittleren Durchmesser im Bereich von einigen 10 µm bis zu einigen 100 µm, oder der üblichen Tonerteilchen mit einem mittleren Durchmesser von mehr als einem Mehrfachen von 10 µm als Entwickler für die Erzeugung eines Bilds hoher Güte, das mit variabler Dichte oder feinen Linien und Punkten reproduziert wird. Infolgedessen besteht dabei das Problem, daß die Ungleichmäßigkeit bezüglich der Einstellung der Schichtdicke zu einer Entwicklungsungleichförmigkeit führen kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Tonerbildes und ein entsprechendes Verfahren zu schaffen, mit denen eine dünne und gleichmäßige Entwicklerschicht auf dem Entwicklertransportelement einwandfrei erzeugt werden kann.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1.

Eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ist aus der US-PS 4 338 880 bekannt. Bei dieser bekannten Vorrichtung dient das plattenförmige Element lediglich dazu, zu verhindern, daß Entwickler stromaufwärts des Entwicklungsbereichs auf die Oberfläche des Bilderzeugungselementes gelangt. Darüber hinaus steht im Entwicklungsbereich die Oberfläche des Bilderzeugungselementes mit dem den gesamten Spalt zwischen der Oberfläche des Bilderzeugungselementes und der Oberfläche des Entwicklertransportelementes ausfüllenden Entwickler in intensiver Berührung, woraus sich starke Streichwirkung mit Streich- oder Streifmarken und Schleier im Tonerbild ergeben. Bei dieser bekannten Vorrichtung wird an den Entwicklungsbereich ein Gleichspannungsfeld (Potential) angelegt derart, daß eine Entwicklung des Latentbildes erfolgt.

Durch die Erfindung ist es möglich, eine gleichmäßige dünne Entwicklerschicht auf dem Entwicklertransportelement einwandfrei zu bilden, so daß es auch möglich ist, in erwünschter Weise den Spalt für die Entwicklung zwischen der Oberfläche des Bilderzeugungselementes und der Oberfläche des Entwicklertransportelementes vergleichsweise klein zu machen, ohne daß die Entwicklerschicht mit der Oberfläche des Bilderzeugungselementes in Berührung gelangt. Durch das angelegte elektrische Feld in Form eines schwingenden Feldes wird ein einwandfreies Fliegen bzw. Überspringen des Entwicklers auf die Oberfläche des Bilderzeugungselementes gewährleistet.

Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 4 angegeben. Das Verfahren gemäß der Erfindung ist durch die Merkmale des Anspruchs 5 definiert.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Er­ findung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 bis 3 jeweils schematische Schnitt-Darstellungen bevorzugter Ausführungsformen der erfindungs­ gemäßen Entwicklungsvorrichtung.

Als Beispiel für eine konkrete Ausgestaltung gemäß der Erfindung ist im folgenden eine kontakt- oder berührungs­ frei arbeitende Entwicklungsvorrichtung erläutert, bei welcher die Entwicklerschicht so auf dem Entwicklerträger erzeugt wird, daß sie mit dem Bilderzeugungselement nicht in Berührung steht, und der Toner unter dem Einfluß eines schwingenden elektrischen Felds an das Latentbild ange­ lagert oder angetragen wird.

Die Fig. 1 bis 3 veranschaulichen schematisch beispiel­ hafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Entwicklungs­ vorrichtung. Die Vorrichtung enthält ein zylindrisches Bild­ erzeugungselement 1, das auf seiner Mantelfläche eine aus einem dielektrischen Material und einem lichtempfindlichen Material, wie Se, bestehende Bilderzeugungsschicht auf­ weist, auf welcher ein elektrostatisches Latentbild durch statische Aufladung mittels einer nicht dargestellten Be­ lichtungsvorrichtung erzeugbar ist. Das Bilderzeugungsele­ ment 1 dreht sich dabei in Pfeilrichtung. Ein Entwickler­ träger oder Entwicklertransportelement 2 besteht normaler­ weise aus einem elektrisch leitfähigen, nicht-magnetischen Werkstoff, wie Aluminium oder rostfreier Stahl, und weist eine glatte Fläche oder eine Mantelfläche mit konvexkonkaven Vertiefungen/Erhebungen von etwa 10-500 µm auf. Die Mantel­ fläche des Entwicklerträgers 2 ist bevorzugt einer Iso­ lierbehandlung oder Halbisolierbehandlung mittels eines Kunstharzes oder eines Oxidfilms unterworfen worden; dem­ zufolge tritt kaum ein Isolationsdurchbruch, wie Funken­ überschlag zu Masse, auf, auch wenn an den Entwickler­ träger 2 eine Vorspannung zur Erzeugung eines schwingen­ den elektrischen Felds im Entwicklungsbereich A angelegt wird, so daß die Anlagerungssteuerung der Tonerteilchen durch Anlegung einer ausreichend hohen Vorspannung an den Entwicklerträger 2 begünstigt wird.

Eine Vorspannungsquelle 3 legt über einen Schutzwiderstand 4 eine Vorspannung an den Entwicklerträger 2 an und er­ zeugt damit ein schwingendes elektrisches Feld zwischen Entwicklerträger 2 und Bilderzeugungselement 1, dessen Sub­ strat- oder Trägerteil an Masse liegt. In den Entwickler­ träger 2 ist ein Magnetkörper 5 eingebaut, auf dessen Oberfläche sich mehrere in Umfangsrichtung verteilte N- und S-Magnetpole befinden. Normalerweise sind die N- und S-Magnetpole so magnetisiert, daß an der Oberfläche bzw. Mantelfläche des Entwicklerträgers 2 eine Magnetflußdichte von 500-1500 Gauß erzeugt wird.

Bei der Entwicklungsvorrichtung gemäß Fig. 1 dreht sich der Entwicklerträger 2 in Pfeilrichtung, so daß er sich im Entwicklungsbereich A in derselben Richtung bewegt wie das Bilderzeugungselement 1. Der Magnetkörper 5 dreht sich dabei, wie durch den Pfeil angedeutet, entgegenge­ setzt zum Entwicklerträger 2, so daß der aus einem Ent­ wicklerbehälter 6 durch die Magnetkraft des Magnetkörpers 5 an die Mantelfläche des Entwicklerträgers 2 angezogene Entwickler bei der Drehung von Entwicklerträger 2 und Magnetkörper 5 in Drehrichtung des Entwicklerträgers 2 mitgenommen wird. Während dieser Mitnahmebewegung wird die Schichtdicke durch ein Schichtdicken-Regulierelement (im folgenden einfach als Regulierelement bezeichnet) 7 aus einem nicht-magnetischen oder einem magnetischen Werk­ stoff eingestellt. Weiterhin wird die Schichtdicke durch ein zusätzliches Einebnungs- oder Glättungselement 8 aus einem flexiblen oder starren Werkstoff vergleichmäßigt, so daß eine gleichmäßige Entwicklerschicht erzeugt wird. Im Gegensatz zur Entwicklungsvorrichtung gemäß Fig. 1 ist bei den Entwicklungsvorrichtungen nach Fig. 2 und 3 der Magnetkörper 5 feststehend angeordnet, und der Entwickler wird nur durch den sich drehenden Entwicklerträger 2 in Pfeilrichtung mitgenommen; außerdem ist dabei das zusätz­ liche Einebnungs- oder Glättungselement 8 weggelassen. Bei der Entwicklungsvorrichtung gemäß Fig. 2 sind ver­ schiedene Magnetpole des Magnetkörpers 5 im oberen und im unteren Abschnitt des Entwicklungsbereichs A angeordnet, so daß ein ungefähr waagerechtes Magnetfeld erzeugt wird, bei dem die Richtung der Magnetkraft- oder -feldlinien im Entwicklungsbereich A ungefähr waagerecht zur Mantel­ fläche von Bilderzeugungselement 1 und Entwicklerträger 2 liegt. Bei der Entwicklungsvorrichtung gemäß Fig. 3 sind andererseits gleichsinnige Magnetpole im oberen und unteren Abschnitt des Entwicklungsbereichs A angeordnet, so daß im Entwicklungsbereich A ein abstoßendes Magnetfeld er­ zeugt wird.

Bei der Entwicklungsvorrichtung mit rotierendem Magnet­ körper 5 ist die Transport- oder Förderleistung für den Entwickler verbessert, wobei der Entwickler das Regulier­ element 7 und das zusätzliche Glättungselement 8 unge­ hindert bzw. gleichmäßig passiert. Im Fall einer Dickenschwankung der Entwicklerschicht vermag außer­ dem der rotierende Magnetkörper 5 eine derartige Schwan­ kung zu kompensieren. Bei der Entwicklungsvorrichtung mit feststehendem Magnetkörper 5 (vgl. Fig. 2 und 3) sind andererseits Magnetpole dem Regulierelement 7 gegenüber­ stehend angeordnet, und das Regulierelement 7 selbst ist aus einem magnetischen Werkstoff hergestellt. Auf diese Weise wird die Entwicklerschichtdicke gleichmäßig einge­ stellt, wobei der Zwischenraum für die Entwicklung ohne weiteres verkleinert werden kann, weil die scheinbare Entwicklerschichtdicke im Entwicklungsbereich A stabili­ siert wird. Bei der Entwicklungsvorrichtung mit rotieren­ dem Magnetkörper 5 kann der Entwicklerträger 2 feststehend sein oder sich gemäß Fig. 1 in entgegengesetzter Richtung drehen, ohne daß sich dabei die Transport- oder Mitnahme­ richtung des Entwicklers ändert. Bei Verwendung des zu­ sätzlichen Glättungselements 8 kann im Vergleich zu einer Entwicklungsvorrichtung mit nur dem Regulierelement 7 eine noch gleichmäßigere Entwicklerschicht erzielt werden. Andererseits kann dabei jedoch der Entwickler zu stark verdichtet sein; außerdem ist die Gleichförmig­ keit der Schichtdicke, die nur durch Anordnung des zu­ sätzlichen Glättungselements 8 unmittelbar hinter dem Schichtdicken-Regulierelement 7 erreicht wird, für die Erfindungszwecke nicht ausreichend. Bei der Entwicklungs­ vorrichtung, bei welcher ein waagerechtes Magnetfeld im Entwicklungsbereich A mittels des feststehenden Magnet­ körpers 5 erzeugt wird, wird die scheinbare Dicke der Entwicklerschicht im Entwicklungsbereich A kleiner als bei einer Entwicklungsvorrichtung, bei welcher das ab­ stoßende Magnetfeld erzeugt wird oder der Magnetkörper 5 sich dreht. Auf diese Weise kann ein wesentlich engerer Zwischenraum für die Entwicklung realisiert werden. Bei der Entwicklungsvorrichtung, in welcher durch den fest­ stehenden Magnetkörper 5 ein abstoßendes Magnetfeld im Entwicklungsbereich A erzeugt wird, kann andererseits die Entwicklung unter voller Nutzung des Vorteils der Pulverwolken-Entwicklungsmethode durchgeführt werden, so daß eine Bildentwicklung mit hoher Dichte ermöglicht wird.

Bei einer Entwicklungsvorrichtung, bei welcher durch den feststehenden Magnetkörper 5 im Entwicklungsbereich A ein waagerechtes oder abstoßendes Magnetfeld erzeugt wird, sind die an Ober- und Unterseite des Entwicklungsbereichs A anzuordnenden Magnetpole vorzugsweise um 5-90° von der die Zentren des Bilderzeugungselements 1 und des Ent­ wicklerträgers 2 verbindenden zentralen Linie beabstandet. Außerdem sollte dabei der Umfangswinkel zwischen der zen­ tralen Linie oder Mittellinie und dem stromabseitigen oder nachgeschalteten (unteren) Magnetpol vorzugsweise kleiner sein als der Umfangswinkel zwischen der Mittel­ linie und dem stromaufseitigen oder vorgeschalteten (oberen) Magnetpol. Weiterhin sollte die Magnetisierung des strom­ abseitigen Magnetpols vorzugsweise so verstärkt sein, daß im stromabseitigen Abschnitt des Entwicklungsbereichs A ein starkes Magnetfeld erzeugt wird. Darüber hinaus sollte der Durchmesser des Entwicklerträgers 2 vorzugsweise so klein sein, daß die Oberseite der Magnetbürste der Ent­ wicklerschicht mit der Mantelfläche des Bilderzeugungs­ elements 1 nicht in Berührung gelangt; dies bedeutet, daß der Durchmesser 40-10 mm betragen sollte. Ebenso sollte auch das trommelförmige Bilderzeugungselement 1 vorzugs­ weise einen kleinen Durchmesser, d.h. von 300-10 mm, besitzen. Wenn das Bilderzeugungselement 1 beispielsweise als Riemen oder Band ausgebildet ist, sollte eine Bandan­ triebsrolle an der Stelle des Entwicklungsbereichs A ange­ ordnet sein, so daß damit die oben genannten Bedingungen erfüllt sind.

Bei der erfindungsgemäßen Entwicklungsvorrichtung ist zur (weiteren) Glättung oder Einebnung der Entwicklerschicht auf dem Entwicklerträger 2 zusätzlich ein Einebnungs- oder Glättungselement 9 in Berührung mit der Mantelfläche des Bilderzeugungselements 1 im stromaufseitigen Abschnitt nahe dem Entwicklungsbereich A angeordnet. Bei 10 ist eine Reinigungsklinge angedeutet, welche die restliche Ent­ wicklerschicht auf dem Entwicklerträger 2 nach dem Durch­ lauf durch den Entwicklungsbereich A in den Entwickler­ behälter 6 abstreift. Eine Rührwalze 11 dient zum Auf­ lockern oder Umwälzen und Homogenisieren des Entwicklers im Entwicklerbehälter 6 sowie zum Aufladen der Tonerteilchen mittels Reibung. Eine Tonerzufuhrrolle 12 beschickt den Entwicklerbehälter 6 mit Tonerteilchen aus einem Toner­ trichter 13.

Als Werkstoff für das Glättungselement 9 wird bevorzugt ein Material verwendet, das die Mantelfläche von Bilder­ zeugungselement 1 oder Entwicklerträger 2 nicht beschädigt bzw. zerkratzt, eine ausgezeichnete Verschleißfestigkeit besitzt und auch bei Anlegung einer hohen Entwicklungsvor­ spannung an den Entwicklerträger 2 keinen Durchbruch der Entwicklungsvorspannung herbeiführt; vorzugsweise besteht das Glättungselement 9 aus einem 0,02-2 mm dicken ela­ stischen Isoliermaterial. Bevorzugt werden hierfür Werk­ stoffe, wie Urethangummi oder -kautschuk oder eine dünne Kunstharzfolie. Das Glättungselement 9 ist jedoch nicht auf ein elastisches Material beschränkt, vielmehr kann auch ein starrer oder steifer Werkstoff verwendet werden. Aufgrund der Anordnung eines solchen Glättungselements 9 wird die Entwicklerschicht unmittelbar vor dem Entwicklungs­ bereich A geglättet oder eingeebnet, so daß streifenförmige Ungleichmäßigkeiten ausgeschaltet werden, die durch Probleme, wie Verstopfung bzw. Anhäufung im Regulierbereich des Regulierelements 7 hervorgerufen werden, und damit eine gleichmäßig dünne Entwicklerschicht dem Entwicklungsbereich A zugeführt wird. Das Glättungselement 9 wird vorzugsweise so angeordnet, daß seine Spitze (sein Vorderende) bis zum stromaufseitigen Abschnitt nahe der Stelle reicht, an wel­ cher sich Entwicklerträger 2 und Bilderzeugungselement 1 aneinander am weitesten annähern. Wenn die Entwicklungs­ vorrichtung so positioniert ist, daß das Glättungselement 9 leicht an der Mantelfläche des Bilderzeugungselements 1 anliegt und weiterhin auch die Mantelfläche des Entwicklungs­ trägers 2 berührt, ist der Entwicklungszwischenraum oder -abstand ausreichend eng eingestellt, während dennoch die Entwicklerschicht nicht mit der Mantelfläche des Bilder­ zeugungselements in Berührung kommt und an dieser entlang­ streicht. Dabei wirkt ein oszillierendes elektrisches Feld stark auf den Entwicklungsbereich A ein, wobei die Toner­ teilchen wirkungsvoll aus der dünnen, gleichmäßigen Ent­ wicklerschicht auf das Latentbild am Bilderzeugungselement 1 überspringen und damit eine einwandfreie Tonerentwicklung ohne Ungleichmäßigkeiten und Schleierbildung gewährleistet wird.

Im Gegensatz zum Regulierelement 7 legt das Glättungs­ element 9 keinen Durchgang für den Entwickler fest, während es keine Reibungsaufladung der Toner­ teilchen bewirkt. Infolgedessen sammelt sich der Entwickler nicht an der Stelle des Glättungselements 9 an, so daß auch keine Verstopfung oder Blockierung auftritt. Aus die­ sem Grund kann das Glättungselement, wie erwähnt, auch aus einem steifen Werkstoff bestehen. In einem solchen Fall muß jedoch darauf geachtet werden, daß die Spitze oder Vorderkante des Glättungselements 9 die Mantelflächen von Bilderzeugungselement 1 und Entwicklerträger 2 nicht berührt, um ein Zerkratzen dieser Mantelflächen zu ver­ meiden. Wenn das Glättungselement 9 aus einem steifen Werkstoff besteht, kann die Entwicklerschicht noch weiter vergleichmäßigt werden, weil ein Glättungselement aus einem steifen Werkstoff nicht elastisch ausweicht. Falls jedoch die durch das Schichtdicken-Regulierelement 7 ein­ gestellte Entwicklerschichtdicke stark schwankt oder die Entwicklerschicht zusammengeballte Tonerteilchen enthält, ist es im Hinblick auf die Verhinderung einer Zurückhal­ tung von Entwickler sicherer, einen elastischen Werkstoff zu benutzen. Bei Verwendung eines elastischen Werkstoffs für das Glättungselement 9 kann dieses leicht ausweichen oder abgelenkt werden, so daß die Einstellanforderungen weniger streng sind. Bei der erfindungsgemäßen Entwick­ lungsvorrichtung erfolgt weiterhin die Entwicklung durch Anlegung eines starken schwingenden elektrischen Felds im Entwicklungsbereich A; aus diesem Grund kann für das Glättungselement 9 ein Isoliermaterial verwendet werden, speziell dann, wenn die Mantelfläche des Entwicklerträgers 2 keine Isoliereigenschaften aufweist, damit das Glättungs­ element 9 keinen Durchbruch des elektrischen Felds hervor­ ruft. Als Isoliermaterialien für das Glättungselement 9 können bevorzugt Gummi- bzw. Kautschukplatten (z.B. Ure­ thangummiplatten) mit einer Gummihärte von 20-100 und einer Dicke von 100-1000 µm oder Polyethylenterephthalat­ platten mit einer Dicke von 50-200 µm verwendet werden. Gleichermaßen verwendbar sind eine Phosphorbronzeplatte oder eine rostfreie Stahlplatte einer Dicke von 20-300 µm und mit einer Beschichtung aus einem Isoliermaterial, un­ ter der Voraussetzung, daß diese Werkstoffe elektrisch ungeerdet oder potentialfrei sind. Das Glättungs­ element 9 bewirkt keine Reibungsaufladung der Tonerteilchen; das Glättungselement streicht jedoch über die Tonerteilchen, weshalb mindestens eine dem Entwickler­ träger 2 zugewandte Fläche des Glättungselements vorzugs­ weise aus einem Werkstoff bestehen sollte, welcher den Tonerteilchen keine Reibungsaufladung entgegengesetzter Polarität erteilt. Das Glättungselement 9 kann aus einem magnetischen oder einem nicht-magnetischen Werkstoff be­ stehen. Bevorzugt wird jedoch ein nicht-magnetischer Werk­ stoff, weil dieser den Durchlauf des Entwicklers nicht unterbricht oder behindert.

Für die Erzeugung eines schwingenden elektrischen Felds im Entwicklungsbereich A kann zusätzlich zur Anlegung einer Entwicklungsvorspannung an den Entwicklerträger 2 eine Überspring- oder Übertragungssteuerelektrode in Form einer Drahtelektrode oder einer Netz- bzw. Gitterelektrode, welche das Überspringen bzw. die Übertragung der Tonerteilchen nicht behindert, im Entwicklungsbereich A angeordnet sein; dabei kann die schwingende Spannung an diese Elektrode angelegt werden. In diesem Fall sollte das Glättungselement 9 an der Stromaufseite dieser Steuer­ elektrode angeordnet sein.

Das Glättungselement 9 sollte vorzugsweise mit Hilfe von z.B. Schrauben befestigt sein, so daß sein Eintauchgrad in den Entwicklungsbereich A einstellbar ist. Das Glättungs­ element 9 kann jedoch auch beispielsweise mit Hilfe von Klebmitteln oder Nieten befestigt sein. Bei der Entwick­ lungsvorrichtung mit feststehendem Magnetkörper 5 wird das Glättungselement 9 vorzugsweise so eingebaut, daß es mit dem Bilderzeugungselement 1 an der Stelle nahe dem Magnetpol im stromaufseitigen Abschnitt des Entwicklungs­ bereichs A in Berührung gelangt. Außerdem sollte die Magnet­ feldintensität oder -stärke an dieser Stelle vorzugsweise mehr als 300 Gauß betragen und insbesondere im Bereich von 500-1500 Gauß liegen, weil die Entwicklerschicht- Mitnahmekraft des Entwicklerträgers 2 an der Stelle, an welcher ein solches starkes Magnetfeld einwirkt, groß wird und damit verhindert wird, daß das Glättungselement 9 durch Unterbrechung oder Behinderung des Durchgangs der Entwicklerschicht mehr Entwickler als nötig ansammelt bzw. anhäuft.

Bei der erfindungsgemäßen Entwicklungsvorrichtung mit einem Glättungselement 9 kann somit eine dem Entwicklungsbereich A zuzuführende dünne, gleichmäßige oder gleichförmige Ent­ wicklerschicht erzeugt werden, so daß durch Entwicklung unter dem Einfluß des starken oszillierenden elektrischen Felds in einem engen Entwicklungszwischenraum, in welchem die Entwicklerschicht nicht mit der Mantelfläche des Bild­ erzeugungselements 1 in Berührung gelangt, ein klares, von Ungleichmäßigkeit und Schleier freies Tonerbild er­ zeugt werden kann. Zur Gewährleistung der angegebenen Ent­ wicklungsbedingungen sollte der Zwischenraum (Abstand) zwischen den Mantelflächen von Bilderzeugungselement 1 und Entwicklerträger 2 vorzugsweise im Bereich von einigen 10 µm bis zu 2000 µm liegen, wobei durch das Regulierele­ ment 7 und das Glättungselement 9 vorzugsweise eine mög­ lichst dünne und gleichmäßige Entwicklerschicht erzeugt werden sollte, die mit der Mantelfläche des Bilderzeugungs­ elements 1 nicht in Berührung gelangt. Wenn der Zwischen­ raum zwischen Bilderzeugungselement 1 und Entwicklerträger 2 sehr eng eingestellt ist, muß die Entwicklerschicht dünner als die Weite des Zwischenraums eingestellt werden. In diesem Fall können die relative Gleichmäßigkeit oder Gleichförmigkeit beeinträchtigt und auch die dem Entwick­ lungsbereich A zugeführte Tonerteilchenmenge verkleinert werden, so daß die Entwicklung eines klaren bzw. scharfen Bilds schwierig wird. Wenn weiterhin der Zwischenraum zwi­ schen den Mantelflächen von Bilderzeugungselement 1 und Entwicklerträger 2 eine Größe von 2000 µm wesentlich über­ steigt, läßt sich die Überspring- oder Übertragungssteuerung der Tonerteilchen mittels des schwingenden elektrischen Felds nicht wirksam durchführen, so daß auch keine zu­ friedenstellende Entwicklungsdichte erzielt werden kann. Der Zwischenraum oder Abstand zwischen den Mantelflächen von Bilderzeugungselement 1 und Entwicklerträger 2 wird auf einen Bereich von einem Mehrfachen von 10 µm bis zu 2000 µm, vorzugsweise von 500-1500 µm eingestellt. Eine Entwicklerschicht mit einer zweckmäßigen Dicke von 100- 1000 µm läßt sich gleichmäßig auf der Mantelfläche des Entwicklerträgers 2 ausbilden, wodurch eine wirksame Über­ spring- oder Übertragungssteuerung der Tonerteilchen durch das schwingende elektrische Feld ermöglicht wird.

Das zwischen Entwicklerträger 2 und Bilderzeugungsele­ ment 1 erzeugte schwingende elektrische Feld, welches die Trennung von Tonerteilchen aus der Entwicklerschicht be­ günstigt, wird vorzugsweise wie folgt erzeugt: Über die Vorspannungsquelle 3 wird an den Entwicklerträger 2 eine Vorspannung mit einem Effektivwert der Wechselspannungs­ komponente von 200-5000 V und einer Frequenz von 100 Hz- 10 kHz, vorzugsweise von 300-4000 V und 1-5 kHz, an­ gelegt, wodurch eine elektrische Feldintensität oder -stärke eines Effektivwerts von 300-5000 V/mm gewähr­ leistet wird. Offensichtlich wird dabei eine zweckmäßige Gleichspannung derselben Polarität wie der des Potentials im bildfreien Bereich des Bilderzeugungselements 1 als der Wechselspannungskomponente überlagerte Vorspannung durch die Vorspannungsquelle 3 an den Entwicklerträger 2 angelegt, um eine Schleierbildung zu verhindern.

In dem Fall, in welchem die Steuerelektrode im Entwick­ lungsbereich A angeordnet und mit der Vorspannung beauf­ schlagt ist, können als Vorspannung ebenfalls eine Wechsel­ spannungskomponente sowie eine Gleichspannungskomponente angelegt werden. Außerdem können auch eine Gleichspannung sowie eine Wechselspannung angelegt werden; in diesem Fall kann an den Entwicklerträger 2 eine Wechselspannungs­ komponente angelegt werden, die eine von der an der Steuer­ elektrode anliegenden Wechselspannungskomponente verschie­ dene Frequenz besitzt.

Die Wellenform der Wechselspannungskomponente der an den Entwicklerträger 2 oder die Steuerelektrode angelegten Vorspannung ist nicht auf eine Sinuswellenform beschränkt, vielmehr kann sie auch einer Dreiecks- bzw. Sägezahnwelle oder einer Rechteckwelle entsprechen. Die Erfindung ist nicht nur auf die normale Entwicklung, sondern auch auf die Umkehrentwicklung durch entsprechende Einstellung von Spannung und Polarität der Wechselspannungskomponente der Vorspannung anwendbar. Im Fall der Umkehrentwicklung wird die Gleichspannungskomponente der Vorspannung auf eine Größe eingestellt, die ungefähr dem elektrischen Abnahme- oder Aufnahmepotential im bildfreien Hintergrund des Bild­ erzeugungselements gleich ist.

In der erfindungsgemäßen Entwicklungsvorrichtung wird ein Einkomponentenentwickler verwendet. Die erfindungsgemäße Entwicklungsvorrichtung kann jedoch auch einen Zweikompo­ nentenentwickler verwenden oder für die Entwicklung eines magnetischen Latentbilds mittels eines Zweikomponentenent­ wicklers eingesetzt werden, sofern (im letzteren Fall) die Tonerteilchen magnetische Teilchen enthalten. Als Zweikomponentenentwickler kann dabei ein Mischentwickler verwendet werden, welcher herkömmliche magnetische Träger­ teilchen eines mittleren Durchmessers von einigen 10 µm bis zu einigen 100 µm und nicht-magnetische Tonerteilchen eines mittleren Durchmessers entsprechend einem Mehrfachen von 10 µm enthält. Für die Erzielung eines Bilds hoher Güte, in welchem feine Linien und Punkte wiedergegeben werden und das eine variable Dichte besitzt, wird jedoch vorzugsweise ein Entwickler verwendet, der Tonerteilchen mit einem gewichtsgemittelten Teilchendurchmesser von 1-20 µm und magnetische Trägerteilchen mit einem ge­ wichtsgemittelten Durchmesser von 5-50 µm enthält. Außer­ dem sollte der Entwickler vorzugsweise aus isolierten bzw. isolierenden Teilchen bestehen, etwa (Kunst-)Harzteilchen, welche die magnetischen Teilchen enthalten, oder mit einem (Kunst-)Harzfilm überzogenen magnetischen Trägerteilchen, welche die Anlegung einer hohen Vorspannung an den Ent­ wicklerträger 2 gestatten. Die Isolationsfestigkeit der Trägerteilchen sollte vor­ zugsweise einem spezifischen Widerstand von mehr als 10⁸Ωcm insbesondere mehr als 10¹³Ωcm entsprechen. Der spezifische Widerstand wird in diesem Fall durch Ablesen des Stromwerts bestimmt, der dann erhalten wird, wenn die Teilchen in einem Behälter einer Querschnittsfläche von 0,50 cm² verdichtet bzw. aufgestoßen und sodann die ver­ dichteten Teilchen mit einer Last von 1 kg/cm² beauf­ schlagt werden und anschließend eine solche Spannung an­ gelegt wird, daß zwischen der Last und einer unterseitigen oder Bodenflächenelektrode ein elektrisches Feld von 1000 V/cm erzeugt wird. Wenn dieser spezifische Widerstand (zu) niedrig ist, wird bei der Anlegung der Vorspannung an den Entwicklerträger 2 den Trägerteilchen eine elek­ trische Aufladung erteilt, die zur Folge hat, daß die Trägerteilchen an der Fläche des Bildträgers oder des Ent­ wicklerträgers anzuhaften bestrebt sind oder ein Durch­ bruch der Vorspannung auftreten kann.

Wie vorstehend beschrieben, können bei der erfindungsge­ mäßen Entwicklungsvorrichtung eine gleichmäßige Entwickler­ schicht auf dem Entwicklerträger 2 erzeugt und ohne wei­ teres ein ausreichend enger Zwischenraum für die Entwick­ lung eingestellt werden, wobei die Entwicklerschicht dennoch nicht mit der Mantelfläche des Bilderzeugungselements in Berührung gelangt und an dieser Mantelfläche entlangstreicht und die Überspring- oder Übertragungssteuerung der Toner­ teilchen mittels des schwingenden elektrischen Felds wirk­ sam durchführbar ist. Demzufolge können auch bei Verwendung feiner Tonerteilchen oder feiner Trägerteilchen die Toner­ teilchen ohne weiteres von der Entwicklerschicht auf das Latentbild am Bilderzeugungselement 1 unter kontaktfreien Berührungsbedingungen überspringen, so daß ein Reproduktions­ bild hoher Güte erzeugt werden kann. Der gewichtsgemittelte Teilchendurchmesser der Tonerteilchen oder der Träger­ teilchen wird mittels eines Coalter-Zählers (der Fa. Coalter Co., Ltd.) oder des Geräts Omnicon Alpha (der Fa. Bosh & Rohm Co., Ltd.) gemessen.

Im folgenden ist die Erfindung in Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Ausführungsbeispiel 1

Die Entwicklungsvorrichtung gemäß Fig. 2 verwendet einen zylindrischen Entwicklerträger 2 eines Außendurchmessers von 30 mm. Seine aus rostfreiem Stahl bestehende Mantel­ fläche ist zur Erzeugung von konvexkonkaven Erhebungen/- Vertiefungen von etwa 20 µm sandgestrahlt, und er dreht sich mit 65/min in Richtung des Pfeils. Die im oberen und im unteren Abschnitt des Entwicklungsbereichs A angeordneten N- und S-Magnetpole des Magnetkörpers 5 erzeugen an der Mantelfläche des Entwicklerträgers 2 eine Magnetflußdichte von 900 Gauß, während die anderen N- und S-Magnetpole an der Mantelfläche des Entwicklerträgers 2 eine Magnetfluß­ dichte von 500 Gauß liefern. An die aus nicht-magnetischem, rostfreiem Stahl bestehende Schichtdicken-Regulierklinge 7 wird dieselbe Spannung wie an den Entwicklerträger 2 an­ gelegt. Das Einebnungs- oder Glättungselement 9 besteht aus einer 200 µm dicken Urethangummiplatte oder -folie (Gummihärte 30°). Der bei dieser Entwicklungsvorrichtung verwendete Entwickler besteht aus isolierten Trägerteilchen eines spezifischen Widerstands von etwa 1×10¹⁴Ωcm, ent­ haltend Magnetpulver im Gemisch mit (Kunst-)Harz bei einem gewichtsgemittelten Teilchendurchmesser von 30 µm sowie isolierte oder isolierende nicht-magnetische Tonerteilchen eines gewichtsgemittelten Teilchendurchmessers von 7 µm. Der Zwischenraum zwischen der Regulierklinge 7 und dem Entwicklerträger 2 besitzt eine Weite von 300 µm. Die am Entwicklerträger erzeugte Entwicklerschicht besitzt im höchsten Abschnitt eine Dicke von 700 µm und im tiefsten Abschnitt eine solche von 300 µm. Die Entwicklerschicht wird durch das Glättungselement 9 geglättet oder einge­ ebnet, das sich dicht an der Mantelfläche des Entwickler­ trägers 2 befindet und mit der Mantelfläche des Bilder­ zeugungselements 1 in Berührung steht; infolgedessen sammelt sich der Entwickler nicht an der Stelle des Glät­ tungselements 9 an, und die Gleichmäßigkeit oder Gleich­ förmigkeit der Entwicklerschichtdicke ist im Vergleich zu einer Entwicklungsvorrichtung ohne Glättungselement 9 erheblich verbessert. Die Entwicklung mit dieser Entwickler­ schicht erfolgt im Zwischenraum zwischen den Mantelflächen von Entwicklerträger 2 und Bilderzeugungselement 1, von denen letzteres eine Bilderzeugungsschicht aus einem or­ ganischen Photoleiter aufweist und sich mit einer Umfangs­ geschwindigkeit von 120 mm/s in Pfeilrichtung dreht, wobei der genannte Zwischenraum auf 500 µm eingestellt ist. Das auf dem Bilderzeugungselement 1 erzeugte Latentbild ist ein elektrostatisches Latentbild mit einem elektrischen Bildpotential von -500 V gegenüber einem elektrischen Po­ tential von -50 V im bildfreien Hintergrund. Während der Entwicklung legt die Vorspannungsquelle 3 eine Wechsel­ spannung von 2 kHz und 1,5 kV sowie eine Gleichspannung von -150 V an den Entwicklerträger 2 an. Die gleiche Span­ nung wird auch an das Schichtdicken-Regulierelement 7 an­ gelegt, so daß das schwingende elektrische Feld im Ent­ wicklungsbereich A keinem Durchbruch unterliegt.

Das unter den oben angegebenen Bedingungen entwickelte Tonerbild wird mittels einer Koronaentladung durch ein nicht dargestelltes Übertragungssystem auf gewöhnliches Papier bzw. Normalpapier übertragen und in einer Fixier­ einheit mit beheizten Walzen einer Oberflächentemperatur von 140°C fixiert. Das auf diese Weise erhaltene Auf­ zeichnungsbild ist frei von Ungleichmäßigkeiten und Schleierbildung und es besitzt eine für die Lieferung eines klaren bzw. scharfen Bilds ausreichend hohe Dichte. Auf dieselbe Weise wurden Bilder auf 50 000 Blatt Auf­ zeichnungsträger-Papier erzeugt. Obgleich im Verlaufe die­ ses Vorgangs Entwickleranhäufungen oder -blockierungen am Schichtdicken-Regulierelement 7 auftraten, wurden vom ersten bis zum letzten Blatt gleichbleibend scharfe bzw. klare Kopiebilder erhalten, weil die Entwicklerschicht durch das Glättungselement 9 in einem vergleichmäßigten Zustand gehalten wurde. Bei einer Vergleichsanordnung ohne Glättungselement 9 verursachte die am Regulierele­ ment 7 auftretende Anhäufung bzw. Blockierung allmählich eine Ungleichförmigkeit in der Entwicklerschicht, die zu verschlechterten Kopiebildern führte. Die zulässige Kopien­ zahl beträgt in diesem Fall etwa 10 000 Blatt. Außerdem fanden sich in den aufgezeichneten Bildern bzw. Kopie­ bildern Streifen und Trockenflecke.

Der zulässige Bereich der Lageneinstellung von Entwickler­ träger 2 in bezug auf das Bilderzeugungselement 1 kann dabei aufgrund des Glättungselements 9 erweitert sein.

Ausführungsbeispiel 2

Bei der Entwicklungsvorrichtung gemäß Fig. 3 liefern die im oberen und unteren Abschnitt des Entwicklungsbereichs A angeordneten S- und S-Magnetpole des Magnetkörpers 5 an der Mantelfläche des Entwicklerträgers 2 eine Magnet­ flußdichte von 1000 Gauß (Magnetflußdichte von 700 Gauß in der Mitte zwischen den beiden S-Magnetpolen). Die von den oben genannten Magnetpolen verschiedenen N-und S-Magnet­ pole liefern dagegen eine Magnetflußdichte von 500 Gauß. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind somit die Bedingungen dieselben wie beim Ausführungsbeispiel 1, nur mit dem Unterschied, daß das Einebnungs- oder Glättungselement 9 eine 50 µm dicke Kunstharzplatte oder -folie aus Poly­ ethylenterephthalat verwendet. Unter denselben Bedingungen wie in Ausführungsbeispiel 1 wurde auf 50 000 Aufzeichnungs­ träger-Papierblättern kopiert, wobei dieselbe Leistung wie in Ausführungsbeispiel 1 erzielt wurde.

Claims (5)

1. Vorrichtung zum Erzeugen eines Tonerbildes
mit einem Bilderzeugungselement (1), das eine sich bewegende Oberfläche aufweist, auf der ein Latentbild erzeugt wird,
mit einem Entwicklertransportelement (2) zum Überführen eines Tonerpartikel enthaltenden magnetischen Entwicklers,
wobei das Entwicklertransportelement (2) eine der sich bewegenden Oberfläche des Bilderzeugungselementes (1) gegenüberliegende zylindrische Hülse aufweist, um dazwischen einen Entwicklungsbereich (A) zu bilden, und in dieser Hülse ein Magnet (5) angeordnet ist, wodurch der magnetische Entwickler eine Entwicklerschicht auf der Hülse bildet und zu dem Entwicklungsbereich (A) überführt wird,
mit einem in seiner Abmessung der Länge der Hülse entsprechenden Regulierelement (7) zum Einstellen der Dicke der Entwicklerschicht auf der Hülse,
mit einem plattenförmigen Element (9), welches an einem Ende festgelegt ist derart, daß sein freies Ende stromauf des Entwicklungsbereiches liegt, wobei das Element (9) an seinem freien Ende mit einer Seite die sich bewegende Oberfläche des Bilderzeugungselementes (1) berührt, und mit der anderen Seite die Entwicklerschicht berührt, und
mit einer Einrichtung (3) zum Anlegen eines elektrischen Feldes an den Entwicklungsbereich (A), so daß das Latentbild auf der sich bewegenden Oberfläche in dem Entwicklungsbereich (A) zur Bildung eines Tonerbildes entwickelt wird,
dadurch gekennzeichnet, daß das plattenförmige Element (9) als Glättelement gebildet ist, welches die Entwicklerschicht so glättet oder einebnet, daß ihre Dicke kleiner ist als der Abstand zwischen dem Entwicklertransportelement (2) und dem Bilderzeugungselement (1), und daß
das angelegte elektrische Feld ein schwingendes Feld ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Glättungselement (9) ein elastisches Element ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Glättungselement (9) ein starres oder steifes Element ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei feststehendem Magnet (5) das Glättungselement (9) so eingebaut ist, daß es mit dem Bilderzeugungselement (1) an der Stelle nahe dem Magnetpol im stromaufseitigen Abschnitt des Entwicklungsbereichs (A) in Berührung gelangt.

5. Verfahren zur Erzeugung eines Tonerbildes, bei dem
auf einer sich bewegenden Oberfläche eines Bilderzeugungselementes (1) ein Latentbild erzeugt wird,
ein Entwicklertransportelement (2) einen Tonerpartikel enthaltenden magnetischen Entwickler überführt,
wobei das Entwicklertransportelement (2) eine der sich bewegenden Oberfläche des Bilderzeugungselementes (1) gegenüberliegende zylindrische Hülse aufweist, um dazwischen einen Entwicklungsbereich (A) zu bilden, und in dieser Hülse ein Magnet (5) angeordnet ist, wodurch der magnetische Entwickler eine Entwicklerschicht auf der Hülse bildet und zu dem Entwicklungsbereich (A) überführt wird,
ein in seiner Abmessung der Länge der Hülse entsprechendes Regulierelement (7) die Dicke der Entwicklerschicht auf der Hülse einstellt,
ein plattenförmiges Element (9) vorgesehen ist mit einem festgelegten und einem freien Ende, von denen das freie Ende stromauf des Entwicklungsbereiches liegt, wobei das Element (9) an seinem freien Ende mit einer Seite die sich bewegende Oberfläche des Bilderzeugungselementes (1) berührt und mit seiner anderen Seite die Entwicklerschicht berührt, und bei dem
eine Einrichtung (3) ein elektrisches Feld an den Entwicklungsbereich (A) anlegt, so daß das Latentbild auf der sich bewegenden Oberfläche in dem Entwicklungsbereich (A) zur Bildung eines Tonerbildes entwickelt wird,
dadurch gekennzeichnet, daß das plattenförmige Element (9) als Glättungselement wirkt, welches die Entwicklerschicht so glättet oder einebnet, daß ihre Dicke kleiner ist als der Abstand zwischen dem Entwicklertransportelement (2) und dem Bilderzeugungselement (1), und daß als elektrisches Feld ein schwingendes Feld angelegt wird.