DE3100965A1

DE3100965A1 - Entwicklungsverfahren zur uebertragung von entwickler unter elektrischer vorspannung und vorrichtung hierfuer

Info

Publication number: DE3100965A1
Application number: DE19813100965
Authority: DE
Inventors: Nagao Chofu Tokyo Hosono; Junichiro Kanbe; Tohru Tokyo Takahashi; Tsutomu Tokyo Toyono
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1980-01-14
Filing date: 1981-01-14
Publication date: 1981-11-19
Also published as: JPS56101169A

Description

Entwicklungsverfahren zur Ubertragung von
Entwickler unter elektrischer Vorspannung und Vorrichtung hierfür Die Erfindung bezieht sich auf ein Entwicklungsverfahren zur Entwicklung eines Ladungsbilds unter Verwendung eines Entwicklers sowie auf eine Vorrichtung hierfür; insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein Entwicklungsverfahren, bei dem ein Einkomponentenentwickler verwendet wird.
Im einzelnen betrifft die Erfindung ein Entwicklungsverfahren, die das Erzielen von schleierfreien sichtbaren Bildern mit hervorragender Schärfe und Gradations- bzw.
Tönungs-Wiedergabe ermöglicht, sowie eine Vorrichtung hierfür.
Es sind bisher verschiedenerlei Arten von Verfahren zum Entwickeln unter Verwendung eines Einkomponentenentwicklers bekannt, wie das Pulverwolkenverfahren, bei dem Tonerteilchen in Form einer Wolke verwendet werden, das Kontakt-Berührungsverfahren, bei dem zum Entwickeln eine an einem Tonerträger in Form eines Bands oder Blatts gebildete gleichförmige Tonerschicht mit einer Ladungsbild-Trägerfläche in Berührung gebracht wird, und das Magnettrockenverfahren, bei dem ein leitender magnetischer Toner verwendet wird, der zu einer Magnetbürste geformt wird, die zum Entwickeln mit der Ladungsbild-Trägerfläche in Berührung gebracht wird.
Von den verschiedenartigen Entwicklungsverfahren mit Einkomponentenentwickler sind das Pulverwolkenverfahren, das Kontaktentwicklungsverfahren und das Magnettrockenverfahren so beschaffen, daß der Toner sowohl den Bildbereich (an dem der Toner anhaften soll) als auch den bildfreien Bereich berührt (nämlich den Hintergrund-Bereich, an dem der Toner nicht anhaften soll); daher haftet der Toner mehr oder weniger auch an dem bildfreien Bereich, wodurch unvermeidbar der sog. Schleier bzw. die Hintergrund-Tonerablagerung hervorgerufen wird.
Zum Vermeiden eines derartigen Schleiers wurde die Übertragungs-Entwicklung mit einem Abstand zwischen einem Toner-Geber und einem Bildträger vorgeschlagen, bei der bei einem Entwicklungsvorgang eine Tonerschicht und eine Ladungsbild-Trägerfläche einander unter einem gegenseitigen Abstand gegenübergesetzt werden, so daß der Toner durch das elektrostatische Feld des Bildbereichs zum Überspringen zum Bildbereich gebracht wird und den bildfreien Bereich nicht berührt. Eine derartige Entwicklung ist beispielsweise in den US-PS 2 803 177, 2 758 525, 2 838 997, 2 839 400, 2 862 816, 2 996 400, 3 232 190 und 3 703 157 beschrieben. Diese Entwicklung stellt ein hinsichtlich des Verhinderns des Schleiers sehr wirksames Verfahren dar. Da jedoch bei der Entwicklung das sich aus dem elektrischen Feld des elektrostatischen Bilds bzw. Ladungsbilds ergebende Fliegen bzw. Überspringen des Toners genutzt wird, treten nichtsdestoweniger bei dem nach diesem Verfahren erzielten sichtbaren Bild allgemein die folgenden Mängel auf: Eine erste Unzulänglichkeit besteht darin, daß an den Bildrändern die Bildschärfe verringert ist. Das elektrische Feld des Ladungsbilds an dessen Rand ist so beschaffen, daß bei Verwendung eines elektrisch leitenden Teils als Entwicklerträger die aus dem Bildbereich austretenden elektrichen Kraftlinien den Entwickler- bzw. Tonerträger erreichen, so daß die Tonerteilchen längs dieser elektrischen Kraftlinien fliegen bzw, überspringen und an der Oberfläche des als Ladungsbildträger dienenden photoempfindlichen Materials hängen bleiben, wodurch die Entwicklung in der Nähe der Mitte des Bildbereichs herbeigeführt wird. An den Rändern des Bildbereichs erreichen jedoch aufgrund der an dem bildfreien Bereich induzierten Ladung die elektrischen Kraftlinien nicht den Tonerträger, so daß daher das Anhaften der fliegenden Tonerteilchen sehr unzuverlässig ist und einige dieser Tonerteilchen kaum hängen bleiben, während einige der Tonerteilchen gar nicht hängen bleiben. Daher wird das sich ergebende Bild ein undeutliches Bild mit mangelhafter Schärfe an den Rändern des Bildbereichs, während entwickelte Bilder von Linien den Eindruck erwecken, daß die Linien dünner als die ursprünglichen Linien geworden sind.
Um dies bei der vorangehend beschriebenen Toner-Übertragungsentwicklung zu vermeiden, muß der Abstand zwischen der Ladungsbildträger-Oberfläche und der Entwicklerträger-Oberfläche hinreichend klein sein (wie beispielsweise kleiner als 100 }ihm); es besteht daher tatsächlich die Gefahr, daß zwischen den beiden Flächen Störungen wie eine Druckberührung des Entwicklers und eingemischter Fremdkörper entstehen. Ferner ergibt das Aufrechterhalten eines derart kleinen Abstands häufig Schwierigkeiten bei der Konstruktion des Geräts.
Eine zweite Schwierigkeit besteht darin, daß die mit der vorstehend beschriebenen Toner-Übertragungsentwicklung erzielten Bilder gewöhnlich hinsichtlich der Ton-Reproduzierbarkeit mangelhaft sind. Bei der Toner-Übertragungsentwicklung springt der Toner nicht über, bis er mittels des elektrischen Felds des Ladungsbilds eine Haltekraft an dem Tonerträger überwindet. Diese Kraft, die den Toner an dem Tonerträger hält, ist die Kraft, die sich aus der Van der Waal'schen Kraft zwischen dem Toner und dem Tonerträger, der Haftungskraft zwischen den Tonerteilchen und der sich aus der Tonerladung ergebenden Rückstoßkraft zwischen dem Toner und dem Tonerträger ergibt. Demgemäß erfolgt ein Überspringen des Toners nur dann, wenn das Potential des Ladungsbilds größer als ein vorbestimmter Wert wird (der nachstehend als Übertragungs-Schwellenwert des Toners bezeichnet wird) und das sich hieraus ergebende elektrische Feld die vorstehend genannte Haltekraft des Toners übersteigt; dadurch wird dann der Toner an der Ladungsbild-Trägerfläche angehaftet.
Die Haltekraft zwischen dem Toner und dem Träger unterscheidet sich jedoch hinsichtlich der Größe von Teilchen zu Teilchen oder aufgrund des Teilchendurchmessers des Toners selbst dann, wenn der Toner nach einer bestimmten Vorschrift hergestellt wurde; es ist jedoch anzunehmen, daß die Haltekraft nahe um einen im wesentlichen konstanten Wert herum verteilt ist und dementsprechend der Schwellenwert des Ladungsbild-Oberflächenpotentials, bei dem das Überspringen des Toners erfolgt, gleichfalls nahe um einen bestimmten konstanten Wert herum verteilt ist.
Aufgrund dieses Schwellenwerts für das Überspringen des Toners von dem Tonerträger weg erfolgt das Anhaften des Toners an demjenigen Teil des Bildbereichs, dessen Oberflächenpotential den Schwellenwert übersteigt; der Schwellenwert bewirkt jedoch, daß wenig oder gar kein Toner an demjenigen Teil des Bildbereichs anhaftet, dessen Oberflächenpotential niedriger als der Schwellenwert ist; - ,.
dies hat zur Folge, daß nur Bilder mit einer mangelhaften Tönungs-Gradation mit hohem 7 -Wert erzeugt werden (der der Gradient der Kennlinie der Bilddichte in bezug auf das Ladungsbild-Potential ist).
Im Hinblick auf diese Schwierigkeiten ist in den US-PS 3 866 574, 3 890 292 und 3 893 418 eine Entwicklungsvorrichtung beschrieben, bei der zur Sicherstellung der Bewegung der den Luftspalt überspringenden geladenen Tonerteilchen an den Luftspalt eine Impuls-Vorspannung mit sehr hoher Frequenz angelegt wird, wodurch die geladeneh Tonerteilchen leichter für das Ladungsbild verfügbar sind.
Diese Entwicklungseinrichtung mit Hochfrequenz-Impulsvorspannung kann als ein Entwicklungssystem bezeichnet werden, das insofern zum Kopieren von Linien geeignet ist, als zur Verbesserung der Schwingungs-Eigenschaften und zum Verhindern, daß der Toner bei jeglicher Impulsvorspannungs-Phase den bildfreien Bereich erreicht, an den Zwischenraum zwischen der Toner-Quelle und dem Bildhalter bzw. -träger eine Impulsspannung von einigen kHz oder höher angelegt wird; das System bewirkt aber, daß der Toner nur zum Bildbereich hin übertragen wird, wobei eine Verschleierung des bildfreien Bereichs verhindert wird. In der vorstehend genannten US-PS 3 893 418 wird jedoch ausgesagt, daß für die angelegte Impulsspannung eine sehr hohe Frequenz (von 18 bis 22 kHz) verwendet wird, um die Entwicklungseinrichtung für die Reproduktion der Tönungsgradation des Bilds geeignet zu machen.
In der US-PS 3 346 475 ist ein Verfahren beschrieben, bei dem zwei Elektroden in eine in einer dielektrophoretischen Zelle enthaltenen isolierenden Flüssigkeit getaucht sind und an diese eine Wechselspannung sehr geringer Frequenz (von weniger als ungefähr 6 Hz) angelegt wird, um dadurch die Entwicklung eines Musters herbeizuführen, das einer Leitfähigkeitsänderung entspricht.
Ferner ist in der US-PS 4 014 291 eine Übertragungsentwicklung unter Verwendung von trockenem magnetischem Einkomponententoner beschrieben, jedoch enthält diese PS keinerlei Anregung, zum Verhindern des Schleiers'eine Vorspannung anzulegen.
Eine Toner-Übertragungsentwicklung unter Verwendung einer Wechselvorspannung ist in den US-Patentanmeldungen Serial Nr. 58434 und 58435 beschrieben , die am 18. Juli 1979 eingereicht wurden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Ausschaltung der den verschiedenerlei Entwicklungsverfahren unter Verwendung von Einkomponentenentwickler anhaftenden Unzulänglichkeiten ein Entwicklungsverfahren anzugeben, das es ermöglicht, sichtbare Bilder zu erzielen, die frei von Schleier bzw. Hintergrund-Tonerablagerung sind und die hinsichtich der Rand-Wiedergabe und der Tönungs-Gradation verbessert sind; ferner soll mit der Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens angegeben werden.
Mit der Erfindung wird ein Entwicklungsverfahren geschaffen, das auf dem Entwicklungsprinzip beruht, an einen Entwicklungs-Zwischenraum bzw. -spalt ein elektrisches Niederfrequenz-Wechselfeld anzulegen, das eine Phase mit einer bestimmten Polarität hat, die bewirkt, daß der Entwickler von einem Entwicklerträger weg in einer Richtung sowohl den Bildbereich als auch den bildfreien Bereich eines Ladungsbildträgers erreicht, sowie eine Phase mit zu der bestimmten Polarität entgegengesetzter Polarität, die eine Vorspannung in einer Richtung hervorruft, die bewirkt, daß der Entwickler, der zumindest den bildfreien Bereich erreicht hat, zu dem Entwicklerträger zurückkehrt; dadurch wird sichergestellt, daß die Übertragung des Entwicklers zu dem bildfreien Bereich und die Rückübertragung des Entwicklers zu dem Entwicklerträger auch in dem Zwischenraum zwischen dem Entwicklerträger und dem bildfreien Bereich in der Entwicklungsstation abwechselnd wiederholt ausgeführt wird; durch diese Hin-und Herbewegung bzw. Wechselbewegung des Entwicklers wird eine Entwicklung mit einer außerordentlich guten Tönungs-Wiedergabe bewerkstelligt; ferner wird mit der Erfindung eine Vorrichtung zur Ausführung dieses Entwicklungsverfahrens geschaffen.
Weiterhin wird mit der Erfindung ein Entwicklungsverfahren geschaffen, bei dem in einer ersten Stufe eine einseitige Bewegung der Entwicklerteilchen von dem Entwicklerträger zum Bildbereich des Ladungsträgers erfolgt, in einer zweiten Stufe eine Hin- und Herbewegung bzw.
Wechselbewegung der Entwicklerteilchen zwischen sowohl dem Bildbereich als auch dem bildfreien Bereich des Ladungsbildträgers und dem Entwicklerträger herbeigeführt wird, und in einer dritten Stufe die Intensität der Vorspannung so verringert wird, daß eine einseitige bzw.
in einer Richtung erfolgende Bewegung der Entwicklerteilchen vom Entwicklerträger zu dem Bildbereich und eine einseitige Bewegung der Entwicklerteilchen von dem bildfreien Bereich zu dem Entwicklerträger auftritt; dadurch wird ein Entwicklungsergebnis erzielt, das von Schleier frei ist und eine hervorragende Tönungs-Gradation hat; weiterhin wird für dieses Verfahren eine Vorrichtung angegeben.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird ein Entwicklungsverfahren geschaffen, bei dem eine von außen her angelegte Schwingungs-Wechselspannung konstant gehalten wird und der Ladungsbildträger und der Entwicklerträger einander gegenübergesetzt werden, während sie so bewegt werden, daß ihr Zwischenabstand allmählich verringert und danach gesteigert wird, um dadurch die erste Stufe, die zweite Stufe und die dritte Stufe herbeizuführen; für dieses Verfahren wird eine Vorrichtung angegeben.
Weiterhin sollen bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ein Ladungsbildträger und ein Entwicklerträger mit einer daran Gehaltenen Entwicklerschicht in einer Entwicklungsstation unter Einhalten eines Abstands einander gegenübergesetzt werden, wobei der Minimalabstand größer als die Dicke der Entwicklerschicht ist, und es soll die Entwicklung unter Anlegen eines elektrischen Wechselfelds mit einem Frequenzbereicn von 40 Hz I zu - 1,5 kHz und einer Spannung von 100 V # Vp-p # 2500 V erfolgen, wobei V@ @ die Amplitude des elektrischen Wechselfelds p-p als Spitzen-Spitzen-Wert ist und f die Frequenz des elektrischen Wechselfelds ist; bei diesem Verfahren soll das elektrische Wechselfeld mit einer Phase einer bestimmten Polarität angelegt werden, die bewirkt, daß in dem Entwicklungs-Zwischenraum der Entwickler von dem Entwicklerträger her einseitig bzw. in einer Richtung sowohl den Bildbereich als auch den bildfreien Bereich des Ladungsbildträgers erreicht; danach soll das Wechselfeld in der zu der bestimmten Polarität entgegengesetzten Polarität angelegt werden, um eine Vorspannung in solcher Richtung aufzuprägen, daß der Entwickler, der zumindest den bildfreien Bereich erreicht hat, zu dem Entwicklerträger zurückkehrt; für dieses Verfahren wird eine Vorrichtung angegeben.
Weiterhin wird mit der Erfindung ein Entwicklungsverfahren geschaffen, bei dem ein Ladungsbildträger und ein Entwicklerträger in einer Entwicklungsstation einander unter einem beibehaltenen Zwischenraum zwischen denselben angebracht werden und die Entwicklung dadurch herbeigeführt wird, daß an den Zwischenraum eine Wechselspannung mit einer Frequenz von vorzugsweise weniger als 1,5 kHz angelegt wird, wobei die Frequenz und der Amplitudenwert der Wechselspannung wahlweise in Ubereinstimmung mit der Art des zu reproduzierenden Bilds verändert werden; hierfür wird eine Vorrichtung angegeben.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von AusfUhrungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.
Fig. 1 veranschaulicht die Übertragungs-Menge an Toner und die Kennwerte des Ausmaßes der Toner-Rückübertragung in bezug auf das Potential eines Ladungsbilds sowie ein Beispiel der Kurvenform einer angelegten Spannung.
Fig. 2A bis 2C veranschaulichen den Entwicklungsvorgang bei dem Entwicklungsverfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Fig. 3A bis 3C veranschaulichen den Entwicklungsvorgang bei dem Entwicklungsverfahren gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.
Fig. 4 zeigt von einem Ladungsbild erzeugte elektrische Kraftlinien bei einem Entwicklungsverfahren gemäß dem Stand der Technik.
Fig. 5 zeigt von einem Ladungsbild erzeugte elektrische Kraftlinien bei dem Entwicklungsverfahren gemäß dem Ausfuhrungsbeispiel.
Fig. 6 zeigt Kennlinien des Ladungsbildpotentials gegenüber der Bilddichte als Ergebnis von Versuchen mit AusfUhrungsbeispielen des Entwicklungsverfahrens, bei welchen die Frequenz des angelegten elektrischen Wechsel felds verändert wurde.
Fig. 7A, 7B, 8 und 9A zeigen Ausführungsbeispiele für die Vorrichtung zur Ausführung des Entwicklungsverfahrens.
Fig. 9B zeigt die Kurvenform einer bei der in Fig.
9A gezeigten Vorrichtung angelegten Spannung.
Mit der Fig. 1 wird das Prinzip veranschaulicht,gerfläß dem der Schleier verhindert wird und eine verbesserte Tönungs-Reproduktion des sichtbar gemachten Bilds hervorgerufen wird, was mit dem Entwicklungsverfahren bzw.
der Vorrichtung hierzu angestrebt und bewerkstelligt wird.
Die Fig. 1 ist eine graphische Darstellung, bei der die Abszisse das Ladungsbild-Potential darstellt, während die Ordinate die Tonerübertragungsmenge von einem (nachstehend als Tonerträger bezeichneten) Entwicklerträger zu einer Ladungsbildträger-Oberfläche (in positiver Richtung) oder das Ausmaß der Toner-Rückübertragung darstellt, welches bedeutet, daß der an der Ladungsbildträger-Oberfläche anhaftende Toner von dieser abgenommen wird (wobei das Ausmaß der Übertragung in dieser negativen Richtung nachstehend beschrieben wird). Das Ladungsbild-Potential ist das Potential für den bildfreien Bereich bzw.
das Freibereich-Potential VL (das üblicherweise das Potential an der Fläche in einem Bereich ist, der dem hellen Bereich eines Bilds entspricht, und das als Potential einen Minimalwert hat) und das Bildbereich-Potential VD (das normalerweise das Potential an der Oberfläche eines Bereichs ist, der dem Dunkelbereich des Bilds entspricht, und das als Potential einen Maximalwert darstellt) als Potentiale an den Grenzen. Das Oberflächen-Potential in dem Halbtonbereich des Bilds mit Halbtönen nimmt ein dem Ausmaß dieser Tönung entsprechendes Potential zwischen VD und VL an.
Im unteren teil der Fig. 1 ist die Kurvenform der an den Tonerträger angelegten Spannung dargestellt, wobei die Abszisse das Potential darstellt, während die Ordinate die Zeit angibt. Als Beispiel ist hierbei eine Rechteck-Kurvenform dargestellt, jedoch ist die Kurvenform nicht auf eine solche eingeschränkt. Die als Beispiel dargestellte Rechteck-Kurvenform ist eine periodisch wechselnde Kurvenform insofern, als in bezug auf eine Gegenelektrode bzw. Rückseiten-Elektrode des Ladungsbildträgers an den Tonerträger während eines Zeitintervalls t1 eine Minimalspannung Vmin und während eines Zeitintervalls t2 eine Vorspannung als Maximalspannung Vmax angelegt wird.
In Abhängigkeit von dem angewandten Ladungsbild-Erzeugungsvorgang nimmt das Bildbereich-Potential VD manchmal positives und manchmal negatives Potential an, was dementsprechend für das Freibereich-Potential VL gilt. Zur vereinfachten Darstellung wird jedoch der Fall beschrieben, daß VD positives Potential ist. Dies gilt natürlich lediglich für die Beschreibung und stellt keine Einschränkung dar. Wenn VD größer als. Null ist, besteht der Zusammenhang zwischen VD und dem.Freibereich-Potential VL darin, daß VD größer als VL ist. Falls nun die Beziehung zwischen der Maximalspannung Vmax und der Minimalspannung Vmin, die an den Tonerträger angelegt sind, und dem Potential VL zur Erfüllung der Bedingung Vmax > VL > Vmin ..... (1) gewählt wird, bewirkt die Vorspannung Vmin, daß die Tonerteilchen während des Zeitintervalls t1 von dem Tonerträger her zu dem Ladungsbildträger übertreten, so daß daher diese Stufe als Tonerübertragungsstufe bezeichnet wird.
Während des Zeitintervalls t2 bewirkt die Vorspannung Vmax, daß die Neigung besteht, während des Zeitintervalls t1 zum Ladungsbildträger übertragenen Toner zum Tonerträger zurückzubringen; daher wird diese Stufe als TonerruckUbertragungsstufe bezeichnet.
Im oberen Teil der Fig. 1 sind die Tonerübertragungsmenge während des Intervalls t1 und das Ausmaß der Tonerrückübertragung während des Intervalls t2 in bezug auf das Ladungsbild-Potential aufgetragen. Hierbei wird der Ausdruck "Ausmaß der Tonerrückübertragung" insofern verwendet, als er die Wahrscheinlichkeit der Tonerrückübertragung darstellt, die von dem Ladungsbildträger her zurück zu dem Tonerträger stattfindet, falls die Vorspannung Vmax unter der Annahme angelegt wird, daß der Toner als gleichförmige Schicht sowohl an dem Bildbereich als auch dem bildfreien Bereich bzw. Freibereich des Ladungsbildträgers anhaftet.
Bei der Tonerübertragungsstufe entspricht nun die Menge des von dem Tonerträger zu dem Ladungsbildträger übertragenen Toners der durch die gestrichelte Linie dargestellten Kurve 1 in Fig. 1. Der Gradient dieser Kurve ist im wesentlichen gleich dem Gradienten der Kurve, der erzielt wird, wenn keine Wechselvorspannung angelegt wird.
Dieser Gradient ist groß, während'sich hinsichtlich des Ausmaßes der Tonerübertragung bzw. der Tonerübertragungs-Menge bei einem Wert zwischen den Potentialen VL und VD eine Neigung zur Sättigung zeigt; dementsprechend ist der Gradient nicht zu einer Wiedergabe von Halbtonbildern geeignet und ergibt eine unzureichende Tönungs-Gradation bzw. -stufung. Die mit einer weiteren gestrichel- ten Linie in Fig. 1 dargestellte Kurve 2 stellt die vorangehend genannte Wahrscheinlichkeit der Tonerrückübertragung bei der Toner-Rückübertragungsstufe dar.
Bei dem Entwicklungsverfahren gemäß dem AusfUhrungsbeispiel wird das elektrische Wechselfeld derart angelegt, daß eine solche Toner-Übertragungsstufe und Toner-Rückübertragungsstufe abwechselnd wiederholt werden, wobei während der Vorspannungs-Phase t1 der Toner-Übertragungsstufe des Wechselfelds an dem Toner ein einmaliges Erreichen selbst des bildfreien Bereichs des Ladungsbildträgers hervorgerufen wird (wobei natürlich der Toner auch den Bildbereich erreicht) und der Toner auch zum ausreichenden Anhaften an dem Halbton-Potential-Bereich mit einem dem Hellbereich-Potential VL naheliegenden geringem Potential gebracht wird, um dadurch die Tönungs-Wiedergabe zu verbessern. Vor dieser Stufe wird die Vorspannung so eingeregelt, daß eine einseitige Bewegung der Entwicklerteilchen von dem Entwicklerträger weg zu dem Bildbereich des Ladungsbildträgers hin erfolgt. Nach der vorstehend beschriebenen Toner-Hin- und -Herbewegung bzw.
Wechselbewegung bei der Vorspannungsphase t2 bei der Toner-Rückübertragungsstufe wird mit der Vorspannung herbeigeführt, daß diese in der zur Richtung der Tonerdbertragung entgegengesetzten Richtung wirkt, um dadurch den Toner, der den bildfreien Bereich erreicht hat, zu dem Tonerträger zurückzubringen. Bei dieser Toner-RückUbertragungsstufe, wie sie nachstehend beschrieben wird, besteht aufgrund dessen, daß der bildfreie Bereich ursprünglich kein Bildpotential hat, an dem Toner, der gemäß der vorangehenden Beschreibung den bildfreien Bereich erreicht hat, die Neigung zur Rückkehr von dem bildfreien Bereich weg zu dem Tonerträger hin. Da andererseite der Toner, der zunächst einmal an dem Bildbereich einschließlich des Halbton-Bereichs anhaftet, an die Bildbereich-Ladung angezogen wird, kehrt von dem Bildbereich her selbst bei Anlegen der Gegen-Vorspannung in der zu dieser Anziehungskraft entgegengesetzten Richtung tatsächlich nur von dem Bildbereich weg eine geringe Menge an Toner zu dem Tonerträger zurück. Durch einen derartigen Wechsel der Vorspannungs-Felder entgegengesetzter Polaritäten mit einer geeigneten Amplitude und Frequenz können an der Entwicklungsstation die Toner-Übertragung und die Rückübertragung mehrfach wiederholt werden. Auf diese Weise kann die Menge des zur Ladungsbild-Oberfläche übertretenden Toners auf eine Übertragungsmenge gebracht werden, die wiedergabegetreu dem Potential des Ladungsbilds entspricht. Das heißt, es ist möglich, einen Entwicklungsvorgang herbeizuführen, der eine Tonerübertragungsmengen-.Änderung ergibt, die einen kleinen Gradienten hat und die von dem Potential VL bis zu dem Potential VD im wesentlichen gleichförmig ist, wie es in der Fig. 1 durch die Kurve 3 gezeigt ist. Dementsprechend haftet praktisch kein Toner an dem bildfreien Bereich, während andererseits die Anhaftung des Toners an den Halbton-Bildbereichen so gut ist, daß ein hervorragendes sichtbares Bild mit einer sehr guten Tönungswiedergabe entsprechend dem Oberflächen-Potential des Bilds erzielt wird. Diese Tendenz kann dadurch unterstützt werden, daß der Abstand zwischen dem Ladungsbildträger und dem Tonerträger so gewählt wird, daß er zum Ende des Entwicklungsvorgangs hin größer ist, sowie dadurch, daß in dem Entwicklungs-Zwischenraum bzw. Abstand die Intensität des vorstehend genannten Felds vermindert und zu einer Konvergenz gebracht wird.
Als Verfahren zur Einstellung der Intensität dieses elektrischen Felds in dem Entwicklungs-Zwischenraum besteht ein erstes Verfahren darin, die angelegte Wechselspannung allmählich auf einen geeigneten vorbestimmten Gleichspannungswert konvergieren zu lassen, während ein zweites Verfahren darin besteht, mit dem Ablauf der Entwicklungszeit den Entwicklungs-Zwischenraum bzw. -Abstand zu vergrößern. Diese beiden Verfahren werden jeweil6 nachstehend beschrieben.
Der Entwicklungsvorgang nach dem ersten Verfahren ist in den Fig. 2A bis 2C gezeigt.
Die Fig. 2A zeigt in der Aufeinanderfolge von Stufen (1), (2), (3) und (4) die zeitliche Veränderung bei einem Beispiel der Kurvenform einer angelegten Wechselspannung im Falle des vorstehend genannten ersten Verfahrens. Selbstverständlich sind sowohl eine kontinuierliche Veränderung als auch eine intermittierende Veränderung möglich, wobei für den Fall der kontinuierlichen Veränderung die Stufe (2) bei dem gezeigten Beispiel eine Zwischenstufe der Veränderung darstellt.
Die Fig. 2B und 2C zeigen als Beispiel die Art und Weise der zugleich mit der Änderung hinsichtlich der Entwicklungszeit-Stufen (1), (2) und (3) erfolgenden Toner-Übertragung und Toner-Rückübertragung für den Bildbereich und den bildfreien bzw. Freibereich des Ladungsbildträgers. In diesen Figuren zeigt die Richtung der mit ausgezogenen Linien dargestellten Pfeile das elektrische Feld bei der Toner-Ubertragungsrichtung, während die Länge der Pfeile die Intensität des elektrischen Felds darstellt. Die mit gestrichelten Linien dargestellten Pfeile veranschaulichen das elektrische Feld in der Toner-Rückübertragungsrichtung, wobei ihre Lunge die Intensität des elektrischen Felds darstellt.
In den Fig. 2A bis 2C wird der Anfangsvorgang (1) als erste Stufe bezeichnet, während der eine Zwischenstufe darstellende Vorgang (2) als zweite Stufe bezeichnet wird (die später in größeren Einzelheiten erläutert wird). (3) bezeichnet eine dritte Stufe zum Beenden - der Entwicklung, wobei bei dieser Stufe der Wechsel bzw. die Wechselamplitude der angelegten Spannung verringert wird.
Bei einer Endstufe (4) wird die Spannung zu einer Konvergenz auf einen geeigneten bestimmten Gleichspannungswert V gebracht, der zwischen den Potentialen VD und VL liegt.
0 Es ist von Bedeutung, daß bei der ersten, der zweiten und der dritten Stufe die Wirkung der Gegenpolarität zur Tonerübertragung im Bildbereich und im Freibereich verändert wird. Dieser Zustand wird anhand der auftretenden Erscheinungen beschrieben. Zuerst wird gemäß der als Beispiel gezeigten Darstellung in Fig. 2A in dem Bildbereich ein vorbestimmtes Bildspannungsverhältnis so gewählt, das gemäß der Darstellung in Fig. 2B eine einseitige Bewegung der Entwicklerteilchen von dem Entwicklerträger weg zu dem Bildbereich des Ladungsbildträgers hin erfolgt.
Obzwar gemäß der Darstellung in Fig. 2C in dem bildfreien Bereich ein elektrisches Tonerrückführungs-Potential errichtet ist, erfolgt keine tatsächliche Toner-Rückübertragung, da vor dieser ersten Stufe kein Toner abgelagert wird.
Bei der zweiten Stufe wird die angelegte Vorspannung so eingeregelt, daß die nachstehend beschriebenen vorbestimmten Vorspannungsverhältnisse entstehen: Während der Zeitdauer t1 (während der die angelegte Spannung gleich Vmin ist) tritt ein verhältnismäßig starkes Toner-Ubertragungsfeld vom Tonerträger her zum Bildbereich des Ladungsbildträgers hin auf, so daß der Toner den Bildbereich erreicht und an diesem haftet. Andererseits tritt während der Zeitdauer t2 (während der die angelegte Spannung gleich Vmax ist) ein verhältnismäßig schwaches Toner-Rückübertragungsfeld zu dem Ladungsbildträger hin auf, so daß ein Teil des Toners von dem Bildbereich her zu dem Tonerträger hin zurückgebracht wird. Bei jeder Wiederholung dieser Intervalle t1 und t2 erfolgt zwischen dem Tonerträger und dem bildfreien Bereich eine Toner-Übertragung und eine Rückübertragung. Da der Zusammenhang zwischen den angelegten Spannungen Vmin und Vmax und dem Bildbereich-Potential VD so gewählt wird, daß die Bedingung |Vmax - VD| < |VD - Vmin| ..... (2) gilt, ist bei dem ersten Vorgang die Tonermenge bei der Übertragung von dem Tonerträger zu dem Bildbereich weitaus größer als die Tonermenge bei der Rückübertragung; @daher entsteht praktisch keinerlei Schwierigkeit in der Hinsicht, daß die Toner-Rückübertragung die Toner-Ubertragung, nämlich die Entwicklungswirkung verringert.
Wenn darauffolgend die Amplitude der angelegten Spannung kontinuierlich oder intermittierend bzw. stufenweise auf einen vorbestimmten Wert von Vmax =VD + |Vth.r| (3> abgeschwächt wird, wie es bei (3) in Fig. 2A gezeigt ist, wird das Ausmaß der Rückübertragung des Toners zu dem Tonerträger hin von dem Ladungsbildträger her, an dem der Toner zunächst gehaftet hat, in dem Zeitintervall t2 im wesentlichen zu Null. IVth.rl ist der kleinste absolute Potentialunterschied zwischen der Ladungsbild-Erzeugungs-Fläche und der Tonerträgerfläche, bei dem der Toner von der Ladungsbild-Erzeugungsfläche bzw. Ladungsbildträger-Fläche gelöst werden kann und eine Rückübertragung zu dem Tonerträger hin bewerkstelligt werden kann.
Wenn ferner der Zustand Vmax < VD + |Vth.r| ..... (4) erreicht ist, tritt keine Rückübertragung mehr auf, während statt dessen ein elektrisches Feld erzeugt wird, das die Tonerübertragung von dem Tonerträger zu dem Ladungsbildträger fördert, obgleich diese Tonerübertragung ein geringeres Ausmaß als die Tonerübertragung während des Zeitintervalls t1 hat.
Wenn demnach die angelegte Spannung zur Erfüllung der Bedingung Vmax # VD + |Vth.r| ..... (5) abgeschwächt wird, wird dieser Vorgang als dritte Stufe in dem Bildbereich bezeichnet. Diese Erscheinung im Bildbereich schreitet bis zum Ende fort, wobei sie hinsichtlich des Ausmaßes geringer wird, bis die Wechselkomponente der angelegten Spannung zu Null wird und damit die Spannung auf einem vorbestimmten Gleichspannungswert konvergiert, woraufhin das Erscheinungsbild die Stufe (4) erreicht.
Der Vorgang der Tonerbewegung in dem bildfreien Bereich (Potential VL) des Ladungsbildträgers wird nun anhand der Fig. 2C beschrieben. Bei der ersten Stufe erfolgt keine Toner-Rückübertragung, jedoch erscheint bei der zweiten Stufe gemäß der Darstellung bei (2), bei der Vmax > VL > Vmin gilt, während des Zeitintervalls t1 (mit der angelegten Spannung Vmin) ein verhältnismäßig schwaches Toner-Ubertragungsfeld vom Tonerträger her zu dem bild- freien Bereich des Ladungsträgers hin , so daß an dem bildfreien Bereich Toner anhaftet. Andererseits tritt während des Zeitintervalls t2 (mit der angelegten Spannung Vmax) ein verhältnismäßig starkes Toner-Rückübertragungsfeld von dem bildfreien Bereich her zu dem Tonerträger hinauf, so daß der Toner von dem bildfreien Bereich zu dem Tonerträger zurückgebracht wird. Bei jeder Wiederholung der Zeitintervalle t1 und t2 in dieser Weise tritt zwischen dem bildfreien Bereich und dem Tonerträger eine Toner-Ubertragung und eine Rückübertragung auf, so daß der Toner zwischen dem bildfreien Bereich und dem Tonerträger eine Hin- und Herbewegung bzw. Wechselbewegung ausführt. Aufgrund der Wahl des Zusammenhangs zwischen den angelegten Spannungen Vmin und Vmax einerseits und dem Freibereich-Potential VL andererseits auf die Bedingung Vmax - VL| > |VL - Vmin| ..... (6) ist anzunehmen, daß hinsichtlich der Wahrscheinlichkeit das Ausmaß der Toner-Rückübertragung größer als dasjenige der Toner-Übertragung wird. Natürlich erfolgt die Rückübertragung in diesem Fall nur für denjenigen Toner, der tatsächlich anhaftete.
Wenn als nächstes die Amplitude der angelegten Vorspannung kontinuierlich oder intermittierend bzw. stufenweise auf einen vorbestimmten Wert von Vmin = VL - |Vth.f| ..... (7) abgeschwächt wird, wie es bei (3) in Fig. 2A gezeigt ist, wird das Ausmaß der Tonerübertragung von dem Tonerträger zu dem Ladungsbildträger während des Zeitintervalls t1 im wesentlichen zu Null. IVth.fl ist der kleinste absolute Potentialunterschied zwischen der Ladungsbilderzeugungs-Fläche bzw. Ladungsbildträger-Fläche und der Tonerträgerfläche, bei dem der Toner von der Tonerträger-Fläche gelöst und zur Ladungsbildträger-Fläche übertragen werden kann. Dieser Wert ändert sich mit der Beschaffenheit des Entwicklers und den Bedingungen der Entwicklung.
Wenn ferner die Bedingung Vmin > VL - JVth.f( (8) erreicht ist, tritt keine derartige Ubertragung mehr auf, wogegen statt dessen ein elektrisches Feld erzeugt wird, das die Neigung des Toners zu dem Rückübergang von dem Ladungsbildträger zum Tonerträger hin fördert, obgleich diese Rückübertragung hinsichtlich des Ausmaßes geringer als die Toner-Rückübertragung während des Zeitintervalls t2 ist.
Wenn demnach (in dem Fall, daß Vmin größer ist) die angelegte Spannung zur Erfüllung der Bedingung Vmin # VL - |Vth.f| ..... (9) abgeschwächt wird, wird dieser Vorgang als dritte Stufe in dem bildfreien Bereich bezeichnet. Diese Erscheinung schreitet in dem bildfreien Bereich bis zum Abschluß fort, wobei sie hinsichtlich des Ausmaßes geringer wird, bis die Wechselkomponente der angelegten Spannung zu Null wird und zur Konvergenz auf einen vorbestimmten Gleichspannungswert gebracht wird.
Das heißt, es tritt zwar bei der zweiten StUfbtelñ Schleier bzw. eine Berührung des Toners mit dem bildfreien Bereich auf, jedoch wird dies in der zweiten und der dritten Stufe wieder behoben.
Bisher wurden zur Vereinfachung nur die Extremfälle, nämlich der Bildbereich (Dunkelbereich) und der bildfreie Bereich (Hellbereich) beschrieben; hinsichtlich eines Halbtons ist die Menge der endgültigen Tonerübertragung zur Ladungsbildfläche durch die Größen der Toner-Übertragung und der Toner-Rückübertragung bestimmt, die dem Potential des Halbtonbereichs entsprechen.
Daher hat gemäß der Darstellung durch die Kurve 3 in Fig.
.1 die Kennlinie für das Ausmaß der Tonerübertragung in bezug auf das Ladungsbild-Potential einen geringeren Gradienten als die Kurve 1, wobei eine im wesentlichen gleichförmige Änderung von dem Freibereich-Potential VL weg bis zu dem 3ildbereich-Potential VD er folgt. Dadurch wird ein sichtbares Bild mit einer guten Tönungs-Reproduktion von dem hellen Bereich bis zu dem dunklen Bereich einschließlich der Halbtöne des Bilds erzielt. Bei dem zweiten Vorgang bei dem vorstehend beschriebenen 'ersten Verfahren ist es wesentlich, die Vorkehrungen derart zu treffen, daß sich das elektrische Feld in dem bildfreien Bereich ändert; dadurch haftet zunächst einmal der Toner auch an dem bildfreien Bereich; dies führt zu der .Iöglichkeit, daß der Toner auch zwangsläufig an dem Halbton-Bildbereich mit einer dem bildfreien Bereich nahen Dichte haftet, was wiederum zu dem Vorteil führt, daß durch Abführen (bzw. Rückübertragung) des zunächst einmal abgelagerten Toners in Übereinstimmung mit dem Freibereich-Potential ein sichtbares Bild mit einer guten Tönungswiedergabe in einem derartigen Halbton-Bereich erzielbar ist.
Ein Beispiel für den Entwicklungsvorgang nach dem zweiten Verfahren ist in den Fig. 3A, 3B und 3C gezeigt.
Gemäß der Darstellung in der Fig. 3A bewegt sich ein Ladungsbildträger 4 wie beispielsweise eine photoempfindliche Trommel in Pfeilrichtung und durchläuft Entwicklungs-Bereiche (1) und (2) zu einem Bereich (3) hin. Mit 5 ist ein Tonerträger wie beispielsweise ein Zylinder bezeichnet. Die Fig. 3A zeigt die Tonerbewegung in einer jeweiligen Stufen-Zone, nämlich einer Vorwärtsübertragungs-Zone (1) für den Bildbereich, einer Hin- und Herbewegungszone bzw. Wechselbewegungszone (2) für die Tönungsverbesserung und einer Rückübertragungs-Zone (3) für den bildfreien Bereich. Die Fig. 3B und 3C veranschaulichen 'die Einwirkung derartiger Wechselvorspannungen. Die Fig.
3B zeigt den Tonerübersprung bzw. die Ubertragungskraft in dem Bildbereich, während die Fig. 3C diese in dem bildfreien Bereich zeigt. Die Abszisse stellt von rechts nach links die Änderung der Zeit und des Raums dar. Die Trommel und der Zylinder nähern sich in Linksrichtung in der Zeichnung einander an, was eine allmähliche Steigerung der Toner-Übertragungskraft ergibt, die durch das resultierende elektrische Feld aus dem Bildpotential (wie beispielsweise im Falle der Fig. 3C Null wegen des bildfreien Bereichs) und aus dem elektrischen Feld (Wechselfeld) gebildet ist, das durch die Vorspannung zwischen der Trommel und dem Zylinder verursacht ist. In der Zone (lj übersteigt die Übertragungskraft den Vorwärtsübertragungs Schwellenwert, so daß der Toner tatsächlich von dem Zylinder zum Bildbereich an der Trommel übergeht, wodurch die Entwicklung beginnt. Wenn sich die Trommel und der Zylinder weiter einander nähern, wird das elektrische Feld weiter verstärkt, so daß der Rückübertragungs-Schwellenwert überstiegen wird (nämlich ein Schwellenwert für die Rückübertragung von Toner, der unter der entgegengesetzten Vorspannung zur Trommel übertragen wurde, zu dem Zylin- der hin), wodurch die Toner-Rückübertragung hervorgerufen wird. Daher tritt in der Zone (2) die Hin- und Herbewegung bzw. Wechselbewegung des Toners auf. Nachdem die Trommel und der Zylinder den einander nächsten Punkt durchlaufen haben, wird das elektrische Feld allmählich abgeschwächt, so daß die Rückübertragung endet und wiederum allein die Vorwärts-Übertragung hervorgerufen wird, um dadurch die Entwicklung abzuschließen.
Die Fig. 3C zeigt die Toner-Übertragungskraft in dem bildfreien Bereich; in dieser Figur wird in Linksrichtung in der Zeichnung das elektrische Feld gleichfalls allmählich so gesteigert, daß zuerst die Rückübertragungskraft ihren Schwellenwert übersteigt. Hierbei tritt jedoch keine tatsächliche Rückübertragung auf, da noch kein Toner vorwärtsübertragen wurde. Danach tritt sowohl die Vorwärtsübertragung als auch die Rückübertragung auf, während schließlich nur die Rückübertragung hervorgerufen wird, so daß alle Tonerteilchen in dem bildfreien Bereich zu dem Zylinder zurückkehren, wodurch der Schleier völlig beseitigt wird.
In Zusammenfassung erfolgt somit in der Zone (1) die Entwicklung des Bildbereichs, in der Zone (2) die Hin- und Herübertragung im Bildbereich und im bildfreien Bereich und in der Zone (3) die Rückübertragung im bildfreien Bereich, nämlich die Ausschaltung des Schleiers in diesem Bereich. Die Hin- und Herbewegung in der Zone (2) ist scheinbar sowohl im Falle des Bildbereichs als auch im Falle des bildfreien Bereichs wertlos. Tatsächlich ruft jedoch die Hin- und Herbewegung in dem Bildbereich eine geeignete Randwirkung hervor, die eine beträchtliche Verbesserung hinsichtlich der Reproduzierbarkeit des Tönungsteils nahe dem bildfreien Bereich ergibt. Die Fig.
6 ist eine graphische Darstellung, die diese Ergebnisse veranschaulicht. Wenn keine Wechselvorspannung vorliegt (gestrichelte Linie), ändert sich bei einer kleinen Änderung des elektrischen Potentials die Dichte steil; wenn jedoch eine Vorspannung angelegt ist, erhält die Kurve einen kleineren Gradienten, dessen Ausmaß gemäß der Darstellung in der Zeichnung von der Frequenz abhängig ist.
Dher wird auch nach diesem Verfahren eine Wirkung erzielt, die im wesentlichen gleich der Wirkung einer änderung der angelegten Vorspannung ist, wobei nicht allein der Schleier beseitigt werden kann, sondern auch bezüglich der Halbtöne durch die Mengen der Toner-Übertragung und der Rückübertragung in Übereinstimmung mit dem Oberflächenpotential des Halbtönungs-Bilds die Endmenge der Tonerübertragung zu dem Ladungsbildträger hin bestimmt ist, wjs gemäß der Darstellung durch die Kurve 3 in Fig.
1 eine Kennlinie "Ladungsbildpotential gegen Tonerübertragungsmenge" mit guter Tönungsreproduktion ergibt.
Die Bedingungen hierfür sind bei positiver Bildbereichladung 1Vrnax - VL| > IVL V Vmin und |Vmax - VD| < |VD - Vmin| sowie bei negativer Bildbereichladung |Vmin - VL| > |VL - Vmax| und |Vmin - VD| < |VD - Vmax| Wie vorangehend beschrieben wurde, wird durch das Anlegen einer äußeren Wechselspannung zwischen die Ladungsbilderzeugungs-Fläche und den Tonerträger die Tönungsgradation des sich ergebenden Bilds beträchtlich verbessert; es ist ferner möglich, auch die Reproduzierbarkeit von Linien-Bildern gleichfalls weiter dadurch zu verbessern, daß die Amplitude und die Frequenz der äußeren Wechselspannung auf geeignete Größen gewählt werden, wie es nachstehend beschrieben wird.
In der nachstehenden Beschreibung wird davon ausgegangen, daß die Ladung zur Bildung des Ladungsbilds positiv ist. Bei der Tonerübertragungs-Entwicklung gemäß der 'Darstellung in der Fig. 4 verlaufen die aus den Ladungsbildrändern austretenden elektrischen Kraftlinien um die Rückseiten- bzw. Gegenelektrode der Ladungsbilderzeugungsfläche herum und können die Tonerschicht nicht erreichen, was zu der Neigung führt, daß sich bei der Entwicklung eine verengte Linie oder eine mangelhafte Schärfe der Ränder des Bilds ergibt.
Wenn andererseits die Wechsel schwingung gemäß der Darstellung in der Fig. 1 angelegt wird und gemäß der Darstellung in dieser Figur der Minimalwert Vmin der angelegten Spannung niedriger als das Ladungsbild-Hellbereichpotential VL ist, nehmen die elektrischen Kraftlinien in dem Entwicklungsbereich bei dem Entwicklungsbeschleunigungsschritt die in Fig. 5 gezeigte Form an. Das heißt, die elektrischen Kraftlinien verlaufen weniger um die Ränder des Ladungsbilds herum, so daß in dem Entwicklungsbereich parallele elektrische Felder geformt werden. Daher werden auch die Ränder klar entwickelt.
Zur derartigen Verbesserung der Reproduzierbarkeit der Ränder des Bilds ist es vorteilhaft, die Entwicklungsbeschleunigungs-Vorspannung (Vmin) auf einen ausreichenü niedrigen Wert (im Falle eines positiven Ladungsbilds) zu währen, jedoch ergibt ein zu niedriger Wert dieser Vorspannung ein Anhaften von überschüssigem Entwickler an dem bildfreien Bereich bei dem Tonerübertragungsschritt, sodaß selbst bei Steigerung der Rückübertragungs-Vorspannung zum Abführen dieses überschüssigen Toners das sich ergebende Bild schließlich kontrastarm wird.
Andererseits muß zwischen der Tonerträger-Fläche und der Ladungsbilderzeugungsfläche ein Schwellenwert mit einer bestimmten endlichen Potentialdifferenz bestehen, um den Toner von der Tonerträgerfläche oder der Ladungsbilderzeugungsfläche zu lösen und zur anderen Fläche hin zu übertragen. Wenn gemäß der vorangehenden Beschreibung die Tonerübertragung von dem Tonerträger zu der Ladungsbilderzeugungsfläche auftritt, ist dieser Schwellenwert gleich IVth.fl, während der Schwellenwert gleich lVth.r ist, wenn die Tonerrückübertragung von der Ladungsbilderzeugungsfläche zu dem Tonerträger erfolgt.
Zur Steigerung der Reproduzierbarkeit von Linienbildern unter Vermeiden des Anhaftens überschüssigen Entwicklers am blldfreien Bereich bei dem Tonerübertragungsschritt muß der Wert IVth.ft ausreichend groß gewählt und die Entwicklungsbeschleunigungs-Vorspannung (Vmin) verringert werden. Der geeignete Wert liegt im wesentlichen in den7Bereich VL - 2IVth.fI ( Vmin < VL (10), und beträgt vorzugsweise Vmin % VL - .......... (11).
Wenn die Vorspannung Vmin unterhalb des Werts VL - 2x iVth.fi liegt, ist ein Schleier im bildfreien Bereich unvermeidbar.
Falls bei einem vorzugsweise gewählten Ausführungsbeispiel des Entwicklungsverfahrens als Entwickler magnetischer Toner verwendet wird und als Tonerträger ein einen Magneten umschließender nichtmagnetischer Zylinder verwendet wird, wird es ersichtlich, daß Bilder erzielt werden, die an den Bildrändern deutlich bzw. klar sind und hinsichtlich der Halbton-Reproduktion hervorragend sind.
Ein Vorteil der Verwendung des magnetischen Toners liegt darin, daß durch geeignete Wahl des Magnetismus des Toners ' und der Magnetkraft des Tonerträgers die Haltekraft des Toners an dem Tonerträger vergrößert wird, so daß der Schwellenwert IVth.fl größer wird, was zur Folge hat, daß die Vorspannung Vmin für das äußere Wechselfeld auf einen ausreichend niedrigen Wert gewählt werden kann.
Entsprechend dem geeigneten Wert von Vmin in dem Bereich VL - 2|Vth.f|<Vmin<VL liegt der geeignete Wert für Vmax in dem Bereich VD Vmax <VD + 2iVth.r (12).
Es wird deutlich, daß diese Werte durch einen minimalen Wechselspannungswert die Wirkung der Verbesserung der Reproduzierbarkeit zu dem größten Ausmaß steigern. Um zu bewirken, daß der Toner über den Entwicklungszwischenraum fliegt und zeitweilig auch den bildfreien Bereich erreicht, um dadurch die Tönungswiedergabe zu verbessern, und dann der Toner hauptsächlich von dem bildfreien Bereich abgeführt wird, ist es notwendig, die Amplitude und die Wechselfrequenz der angelegten Wechselvorspannung geeignet zu wählen. Nachstehend werden die Ergebnisse von Versuchen gezeigt, bei welchen die auf eine derartige Wahl zurückzuführende Wirkung bei dem Entwicklungsverfahren deutlich zum Ausdruck kommt.
Die Fig. 6 zeigt die aufgetragenen Ergebnisse eines Versuchs, bei dem bei festgelegter Amplitude der angelegten Wechselspannung und veränderter Frequenz derselben die jeweilige Bilddichte bzw. Bildreflexionsdichte (D) für ein jeweiliges Ladungsbildpotential (V) gemessen wurde. Diese Kurven werden nachstehend als V-D-Kurven bezeichnet. Dieser Versuch wurde mit folgendem Aufbau ausgeführt: Auf einer zylindrischen Ladungsbilderzeugungsfläche wurde ein positives elektrostatisches Ladungsbild erzeugt. Der verwendete Toner war ein magnetischer Toner (mit einem Gehalt von 30 G%o Magnetit), wie er nachstehend beschrieben wird. Der Toner wurde in einer Dicke von ungefähr 60 Uum auf einen einen Magneten umschließenden nichtmagnetischen Zylinder aufgetragen und es wurde dem Toner durch die Reibung zwischen dem Toner und der Zylinderoberfläche eine Ladung erteilt. Wenn der Minimal-Entwicklungsabstand bzw. -zwischenraum zwischen der Ladungsbilderzeugungsfläche und dem Zylinder auf 100 /um gehalten wurde, ergaben sich die in Fig. 6 gezeigten Ergebnisse. Die Dichte des von dem in dem Zylinder eingeschlossenen Magneten erzeugten Magnetflusses an der Entwicklungsstation betrug ungefähr 70 mT (700 Gs). Die zylindrische Ladungsbilderzeugungsfläche und der Zylinder wurden in gleicher Richtung an der Entwicklungsstation mit im wesentlichen gleicher Geschwindigkeit von ungefähr'll0 mm/s in Umlauf versetzt. Dementsprechend durchlief die Ladungsbilderzeugungsfläche in der Entwicklungsstation den Minimalabstand und entfernte sich dann allmählich von dem Tonerträger.
Das an den Zylinder angelegte elektrische Wechselfeld wurde mit einer Sinuswelle mit der Amplitude V p = 800 V p-p (Spitze-Spitze-Wert) erzeugt, der eine Gleichspannung von +200 V überlagert war. Die Fig. 6 zeigt die V-D-Kurven bei einer Wechselfrequenz der angelegten Spannung von 100 Hz, 400 Hz, 800 Hz, 1 kHz und 1,5 kHz sowie die V-D-Kurve indem Fall, daß kein Vorspannungsfeld angelegt wurde, sondern die Rückseiten- bzw. Gegenelektrode der Ladungsbilderzeugungsfläche und der Zylinder leitend verbunden wurden.
Aus diesen Ergebnissen ist ersichtlich, daß dann, wenn kein Vorspannungsfeld angelegt wird, der Gradient bzw. der sog. Wert der V-D-Kurve sehr groß ist, jedoch durch Anlegen eines elektrischen Wechselfelds niedriger Frequenz sehr klein wird, so daß die Tönungsgradation außerordentlich gesteigert ist. Wenn die Frequenz des äußeren elektrischen Felds von 100 Hz weg gesteigert wird, wird der t -Wert allmählich größer, so daß die Wirkung der Verbesserung der Tönungsgradation schwächer wird; bei der vorstehend genannten Amplitude (V p = 800 V) p-p wird die Wirkung im Falle eines Abstands von 100 um sehr gering, wenn die Frequenz 1,5 kHz übersteigt. Es wird angenommen, daß dies auf folgenden Grund zurückzuführen ist: Wenn in dem Zwischenraum zwischen der Zylinderoberfläche und der Ladungsbilderzeugungsfläche während des Entwicklungsvorgangs, bei dem ein elektrisches Wechselfeld angelegt wird, an dem Toner wiederholt das Anhaften und das Ablösen auftritt, ist zum Gewährleisten der Hin- und Herbewegung des Toners eine bestimmte endliche Zeitdauer notwendig. Wenn insbesondere der Toner dadurch übertragen wird, daß er einem schwachen elektrischen Feld ausgesetzt wird, bedarf es zur zwangsweisen Übertragung des Toners einer langen Zeitdauer. Andererseits ist es zur Reproduktion der Dichte von Halbtönen notwendig, daß der Toner einem elektrischen Feld ausgesetzt wird, das schwach ist, jedoch stärker als ein bestimmter Schwellenwert ist, um innerhalb einer Halbwelle des elektrischen Wechselfelds zwangsweise die Übertragung zu dem Bildbereich hin herbeizuführen. Zu diesem Zweck ist bei konstanter Amplitude des elektrischen Wechselfelds eine niedrigere Frequenz vorteilhafter, so daß daher gemäß der Darstellung durch die Ergebnisse des Versuchs eine besonders gute Tönungswiedergabe bei einem elektrischen Wechselfeld mit sehr niedriger Frequenz erzielbar ist.
Andererseits ergibt eine zu niedrige Frequenz keine ausreichende Wiederholung der Hin- und Herbewegung bzw.
Wechselbewegung des Toners während der Dauer des Durchlaufs der Ladungsbilderzeugungsfläche durch die Entwicklungsstation; weiterhin entsteht die Neigung zu einer ungleichmäßigen Entwicklung in dem Bild durch die Wechselspannung. Als Ergebnis des vorstehend beschriebenen Versuchs wurden allgemein gute Bilder bei einer Frequenz bis herunter zu 40 Hz erzielt; wenn die Frequenz unterhalb 40 Hz lag, wurden bei dem sichtbaren Bild Unregelmäßigkeiten hervorgerufen. Es wurde festgestellt, daß die Frequenz-Untergrenze, bei der keine Ungleichmäßigkeiten in dem sichtbaren Bild erzeugt wurden, von den Entwicklungsbedingungen abhängt, und zwar insbesondere von der Entwicklungsgeschwindigkeit (die auch als Prozeßgeschwindigkeit V in mm/s bezeichnet wird). Bei dem beschriebenen p Versuch betrug die Geschwindigkeit der Bewegung der Ladungsbilderzeugungsfläche 110 mm/s, so daß daher die Frequenzuntergrenze 40/110 x Vp % 0.3 x V ..... (13) P betrug. Bezüglich der Kurvenform der angelegten Wechselspannung wurde festgestellt, daß irgendeine Sinuswelle, Rechteckwelle, Sägezahnwelle oder eine asymmetrische Welle aus diesen wirkungsvoll sind.
Dieses Anlegen einer Wechselvorspannung niedriger Frequenz bringt eine beträchtliche Verbesserung der Tönungsgradation mit sich, jedoch muß der Spannungswert in geeigneter Weise gewählt werden. Ein zu großer Wert |Vmin| der Wechselvorspannung kann nämlich während des Tonerübertragungsschritts zur Berührung einer übermäßig großen Tonermenge mit dem bildfreien Bereich führen, was bei dem zweiten Verfahrensschritt bei der Entwicklung eine unzureichende Beseitigung dieses Toners ergibt, was wiederum dazu führt, daß in dem Bild ein Schleier bzw.
eine Verschmutzung zurückbleibt. Ferner bewirkt ein zu großer Wert von IVmax 1 daß eine große Tonermenge von dem Bildbereich weg zurückgebracht wird, wodurch die Dichte des sog. Tiefschwarzbereichs verringert wird. Zum Verhindern dieser Erscheinungen und zum ausreichenden Verbessern der Tönungsgradation sollen daher Vmax und Vmin vorzugsweise nach folgenden Bedingungen gewählt werden: Vmax # VD + |Vth.r| .......... (14) Vmin # VL - |Vth.f| .......... (15) Vth.f und Vth.r sind die schon beschriebenen Potentialschwellenwerte. Wenn die Spannungswerte der Wechselvorspannung derart gewählt sind, wird verhindert, daß bei dem Tonerübertragungsschritt eine übermäßige Menge an Toner an dem bildfreien Bereich anhaftet und bei dem Rückübertragungsschritt eine übermäßige Menge an Toner von dem Bildbereich weg zurückkehrt; damit wird sichergestellt, daß ein brauchbares Entwicklungsergebnis erzielt wird.
Gemäß der vorangehenden Beschreibung umfaßt das Entwicklungsverfahren als ersten Schritt einen Verfahrens- schritt, bei dem das elektrische Wechselfeld so eingestellt ist, daß der Übergang der Entwicklerteilchen einseitig vom Entwicklerträger zum Bildbereich an dem Ladungsbildträger herbeigeführt wird. Durch diesen Verfahrensschritt wird die Dichte des Bildbereichs ausreichend gesteigert, während auch wirkungsvoll die Tönungs-Reproduzierbarkeit und die Reproduzierbarkeit von Linienbildern verbessert werden.
DIeser Vor-Verfahrensschritt wird nun anhand der vorangehend genannten Figuren beschrieben.
Gemäß den Fig. 2A und 3A wird vor dem zweiten Schritt (2) und dem dritten Schritt (3) eine Vorspannung angelegt, die einer gleichartigen Bedingung wie bei dem dritten Schritt genügt, nämlich: Vmax # VD + |Vth.r| ......... (5)' Dies ergibt den Verfahrensschritt, bei dem die Tonerteilchen von dem Entwicklerträger weg zu dem Bildbereich an dem Ladungsbildträger übertragen werden, jedoch noch keine Rückübertragung auftritt. Wenn in diesem Fall hinsichtlich des bildfreien Bereichs die Bedingung Vmin > VL - |Vth.f| ......... (8)' erfüllt wird, ist es möglich, die'Übertragung zu verhindern (falls nämlich das elektrische Feld diesen Bedingungen genügt, tritt auch keine Rückübertragung auf, da keine Übertragung stattgefunden hat). Dieser Vor-Verfahrensschritt, bei dem allein die Übertragung zu dem Bildbereich erfolgt, kann dadurch herbeigeführt werden, daß gleichmäßig ein elektrisches Wechselfeld wie bei dem Schritt (3) angelegt wird oder ein elektrisches Feld ange- legt wird, das sich auf die gleiche Weise wie bei den aufeinanderfolgenden Schritten (1), (2) und (3) verändert.
Als bestimmtes Verfahren hierzu wird die Wechselspannung allmählich erhöht oder alternativ bei konstantem elektrischen Wechselfeld der Entwieklungsabstand allmählich verkleinert, und zwar nach den Prinzipien, wie sie schon vorangehend beschrieben sind.
Dieser erste Schritt ist scheinbar nicht vorteilhaft, da bei dem nachfolgenden zweiten Schritt die an dem Bildbereich haftenden Entwicklerteilchen wieder hin- und herbewegt werden. Tatsächlich ist jedoch dieser erste Schritt dahingehend wirkungsvoll, daß die Möglichkeit der Übertragung in dem Bildbereich gesteigert wird und dadurch die wirksame Entwicklungszeit verlängert wird, wodurch die Dichte des Bildbereichs gesteigert wird. Ferner können während dieser Zeitdauer unter der durch die Gleichung (8)' dargestellten Bedingung die vorstehend genannten Vorteile erzielt werden, ohne daß der bildfreie Bereich nachteilig beeinflußt wird (nämlich Schleier entsteht).
Daher stellt in praktischer Hinsicht der erste Schritt einen großen Vorteil dar.
Nachstehend werden einige bestimmte Beispiele in Einzelheiten beschrieben.
Beispiel 1 Die Fig. 7A zeigt ein Beispiel für einen Aufbau, bei dem die angelegte Wechselvorspannung erhöht und dann abgeschwächt wird; hierbei wird gezeigt, daß eine Quellenspannung aus einer Wechselspannung niedriger Frequenz mit einer überlagerten Gleichspannungskomponente dadurch abgeschwächt wird, daß eine mechanische Schleifelektrode verwendet wird. Die Fig. 7B zeigt einen abgewandelten Teil zum Abschwächen der Spannung unter Verwendung einer elektrischen Schaltung.
In der Fig. 7A ist 10 ein photoernpfindliches ZnO-Papier, auf dem in einer nicht gezeigten anderen Station ein elektrostatisches Bild bzw. Ladungsbild erzeugt wurde.
Das Papier 10 wird durch ein Paar von Walzen 13 zu der dargestellten Entwicklungsstation befördert, dort zur Entwicklung angehalten und dann wieder zum Fixieren weiterbefördert. 12 ist ein Tonerträger in Form eines elektrisch leitenden Gummibands, das mittels eines Paars von Metall-Walzen 14 angetrieben wird. Das photoempfindliche ZnO-Papier 10 als Ladungsbildträger und der Tonerträger 12 werden in der Weise zur Entwicklungsstation transportiert, daß die Walzen 13 und 14 mittels eines Motors 22 intermittierend angetrieben werden; der Ladungsbildträger und der Tonerträger bleiben während des Entwicklungsvorgangs fest stehen und werden vor Beginn des nächsten Entwicklungszyklus weitertransportiert. Der Tonerträger führt einen halben Umlauf aus und wird dann wieder angehalten.
15 ist ein in einem Behälter 17 enthaltener isolierender Toner, der Styrolharz, 3 Gew.-Sc Druckerschwärze und 2 Gew.-:o Ladungssteuermittel zur Steuerung von Ladung positiver Polarität enthält. Ferner sind zusätzlich zur Verbesserung der Fließfähigkeit 0,2 Gew.-% kolloidales Silitiumdioxid hinzugefügt. Der Toner wird mittels des Tonertragers 12 transportiert, wobei die Dicke des aufgebrachten Toners auf 100 bis 200 um mittels eines Elements 16 geregelt wird, das in Gleitberührung mit dem Tonerträger 12 steht, und vor Beginn der Entwicklung an den Toner eine positive Ladung mittels eines Koronaladers 18 aufgebracht wlrd. Der Abstand zwischen dem Bildträger bzw. dem Papier 10 und'dem Tonerträger 12 wird auf 500 Mm gehalten. Mit 14a ist eine Schleifelektrode bezeichnet, die mit dem Kern der Dreh-Walze 14 in Berührung ist und mit der aus einer Spannungsquelle 9 an den Tonerträger 12 eine Wechselspannung angelegt wird. 20 ist eine Fellbürste, mit der der Entwickler umgerührt wird, um ihn dem Tonerträger 12 zuzuführen.
Das Dunkelbereich-Potential des an dem Ladungsbildträger 10 erzeugten Ladungsbilds betrug -450 V, während das Hellbereich-Potential dieses Bilds -40 V betrug. Die angelegte Spannung wurde durch eine Wechselspannung von 1200 V55 mit einer Frequenz im Bereich von 10 bis 1000 Hz mit einer überlagerten Gleichspannung von -200 V gebildet, wobei nur die Wechselspannung 0,2 Sekunden nach Beginn der Entwicklung mit einer Zeitkonstante von ungefähr 0,5 auf Null abgeschwächt wurde.
Nachstehend wird der Aufbau der Spannungsquelle 9 für eine derartige Abschwächung beschrieben. 21 bezeichnet einen Motor zum Bewegen eines Schleifkontakts 26 an der Sekundärwicklung eines Transformators 27 bezeichnet. 24 bezeichnet eine Wechselspannungsquelle, während 25 eine Gleichspannungsquelle ist. 23 ist eine Spannungsquelle für den Antrieb einer Zeitsteuerungs-Signalgeberschaltung und der Motoren 21 und 22.
0,2 Sekunden nach Beginn der Entwicklung bewegt sich der Schleifkontakt 26 aus seiner Stellung A mit gleichförmiger Geschwindigkeit in 0,5 Sekunden zu seiner Stellung B. Auf die Verschiebung des Schleifkontakts 26 zu dessen Stellung B hin wird der Motor 22 betrieben, um dadurch einen halben Umlauf des Tonerträgers 12 herbeizuführen, wobei während dieser Zeitdauer der Schleifkontakt zu seiner Stellung A zurückkehrt.
Die Reflexionsdichte des sich ergebenden Bildbereichs betrug 1,1. Als nächstes wurde ein weiteres Ladungsbild mit den gleichen Bedingungen gewählt und nur die Bedingung hinsichtlich des Anlegens der Wechselvorspannung verändert. Hierbei wurde der Schleifkontakt während einer Sekunde aus seiner Stellung B mit konstanter Geschwindigkeit in seine Stellung A bewegt und dann nach 0,2 Sekunden während einer halben Sekunde aus seiner Stellung A zu seiner Stellung B bewegt. Das heißt, es wurde im Unter- schied zu dem vorangehenden Vorgang als Vor-Verfahrensschritt die Bewegung aus der Stellung B in die Stellung A hinzugefügt. Die Reflexionsdichte in dem sich ergebenden Bildbereich war 1,4. Die bildfreien Bereiche dieser beiden Bilder hatten im wesentlichen keinen Schleier, wobei die Gradation eines jeden Bilds hervorragend war.
Die Fig. 7B veranschaulicht eine Spannungsquelle 9', bei der anstelle eines Schleifkontakts eine bekannte RLC-Dämpfungsschaltung verwendet wird.
Beispiel 2 Mit diesem Beispiel wird das Entwicklungsverfahren entsprechend dem vorangehend beschriebenen zweiten Verfahren veranschaulicht. In der Fig. 8 ist 31 ein Ladungsbildträger mit einer Isolierschicht auf einer photoleitfähigen CdS-Schicht. 32 bezeichnet einen Entwicklerträger für elektrisch leitenden Entwickler 35, während 36 eine Spannungsquelle zum Anlegen einer Niederfrequenz-Wechselspannung an deri Tonerträger bzw. Entwicklerträger ist. 34 ist ein Motor, der über eine Walze 33 den Ladungsbildträger 31 zu einer Bewegung vom Tonerträger weg antreibt, wobei der Motorantrieb mittels der Zeitsteuerschaltung 37 gesteuert wird.
Der Ladungsbildträger 31 und der Tonerträger 32 werden anfänglich unter einem Zwischenabstand von 300 ,um bis 500 um gehalten. Dann wird nach 0,2 Sekunden der Ladungsbildträger 31 mittels des Motors 34 mit konstanter Geschwindigkeit über 0,2 Sekunden angehoben, bis der Abstand auf 1 mm vergrößert ist. Zu diesem Zeitpunkt ist die Entwicklung abgeschlossen. Während dieses Vorgangs wird der Bildbereich des Ladungsbilds, der positiv geladen wurde (+350 V), mittels des negativ geladenen Entwicklers 35 entwickelt. Die Komponenten dieses negativ geladenen Toners bzw. Entwicklers sind die gleichen wie bei den anderen Beispielen.
Zwischen eine Rückseiten- bzw. Gegenelektrode 38 des Ladungsbildträgers 31 und den Tonerträger 32 wird eine äußere Wechselspannung angelegt, wobei bei diesem Beispiel, wie es in Einzelheiten anhand der Fig. 3 beschrieben wird, die Spannung Vmax 500 V war, die Spannung Vmin -300 V war und die Wechselfrequenz f 50 Hz war. In diesem Fall war das Maximalpotential in dem Bildbereich, nämlich VD +350 V, wogegen das Freibereich-Potential VL -50 V war. Auf diese Weise wurde nach dem Entwicklungsvorgang gemäß der Beschreibung anhand der Fig. 3 ein Bild ohne Schleier, jedoch mit hervorragender Gradation erzielt, bei dem die Bildbereich-Dichte 1,2 war.
Als Als nächstes wurde ein weiteres Ladungsbild mit den gleichen Eigenschaften der Entwicklung unterzogen. Der Abstand wurde anfänglich für 0,2 Sekunden auf 1 mm Breite gehalten. Danach wurde der Abstand auf 300 bis 500 verringert und nach 0,2 Sekunden wurden der Ladungsbildträger und der Tonerträger wieder während einer Sekunde mit konstanter Geschwindigkeit voneinander wegbewegt, um damit den Abstand auf 1 mm zu vergrößern. Während dieser Bewegung wurde die vorstehend beschriebene Wechselspannung angelegt.
Das sich ergebende Bild war im Vergleich zu dem beim unmittelbar vorher beschriebenen Vorgang erzielten Bild hinsichtlich der Dichte hervorragend.
Beispiel 3 In der Fig. 9A bezeichnet 61 eine photoempfindliche Trommel mit einem Halbmesser von 40 mm, die eine CdS-Schicht und eine Isolierschicht hat. 62 ist ein nichtmagenetischer Zylinder, der einen Halbmesser von 15 mm hat und in dem ein Permanentmagnet 63 eingeschlossen ist.
Die Trommel 61 und der Zylinder 62 werden in gleicher Richtung an der Entwicklungsstelle mit der gleichen Umfangsgeschwindigkeit von 100 mm/s in Umlauf versetzt.
65 ist ein isolierender magnetischer Toner, der 60 Gew.-oM0 Styrolharz, 35 Gew.-S Magnetit, 3 Gew.-% Druckerschwärze und 2 Gew.-°/Ó eines Negativladungs-Steuermittels enthält.
Zur Verbesserung der Fließfähigkeit des Toners sind zusätzlich 0,3 Gew.-% kolloidales Siliciumdioxid hinzugefügt. Der Toner wird mittels des Zylinders 62 transportiert, wobei mittels einer in der Nähe des Zylinders angebrachten magnetischen Rakel 66 die Dicke des auf den Zylinder aufgebrachten Toners auf ungefähr 70 um geregelt wird. Ferner wird durch Reibungsladung zwischen dem Toner und dem Zylinder 62 dem Toner eine negative Ladung erteilt. Der Abstand zwischen der Trommel 61 und dem Zylinder 62 wird auf einem Minimalabstand von 200 um gehalten, jedoch werden mit der Drehung der Trommel 61 und des Zylinders 62 die Bewegungsgeschwindigkeiten und der Abstand zwischen den beiden Elementen so gewählt, daß die schon in Verbindung mit den Fig. 3A, 3B und 3C genannten Bedingungen erfüllt werden. Der Zylinder 62 und die Rakel 66 werden elektrisch verbunden, während an einen elektrisch leitenden Träger 70 der Trommel 61 mittels einer Spannungsquelle 69 eine Wechselspannung angelegt wird. Die Wechselspannung ist eine Sinuswelle mit einer Frequenz von 200 Hz, wobei der Zusammenhang zwischen dem Spannungswert und dem Ladungsbildpotential dem in Fig. 9B gezeigten entspricht.
Das Ladungsbildpotential ist für den Bildbereich 500 V und für den bildfreien Bereich 0 V, während die Sinuswelle eine Amplitude von 400 V (800 Vspitze Spitze) mit einer überlagerten Gleichspanriung von +200 V hat.
Mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau und der Niederfrequenz-Vorspannung wurden nach dem anhand der Fig. 3A, 3B und 3C in Einzelheiten beschriebenen Entwicklungsvorgang Bilder erzielt, die eine hohe Tönungs-Gradation hatten und deutlich waren.
Gemä der ausführlichen Beschreibung wird somit ein Entwicklungsverfahren geschaffen, bei dem ein mit einer Rückseiten- bzw. Gegenelektrode versehener Ladungsbildträger einem Tonerträger unter Einhalten eines bestimmten kleinen Zwischenabstands gegenübergesetzt wird und das als wesentliches merkmal die folgenden drei Verfahrensschritte hat: Erster Schritt: Ein elektrisches Wechselfeld, das schwächer als bei dem nachfolgenden Schritt ist, wird so angelegt, daß in dem Zwischenraum zwischen dem Bildbereich und dem Tonerträger an der Entwicklungsstation der Toner einseitig vom Tonerträger zum Bildbereich übertragen wird; zweiter Schritt: Es wird ein elektrisches Niederfrequenz-Wechselfeld angelegt, um in dem Zwischenraum zwischen dem bildfreien Bereich und dem Tonerträger sowie in dem Zwischenraum zwischen dem Bildbereich und dem Tonerträger an der Entwicklungsstation wiederholt sowohl im bildfreien Bereich als auch im Bildbereich abwechselnd die Übertraguni der Tonerteilchen und die Rückübertragung zum Tonerträger hin herbeizuführen; und dritter Shritt: Auf den zweiten Schritt folgend wird ein elektrisches Niederfrequenz-Wechselfeld mit einer von der Stärke bei diesem zweiten Schritt unterschiedlichen Stärke so angelegt, daß in dem Zwischenraum zwischen dem Tonerträger und dem Bildbereich der Toner einseitig von dem Tonerträger zum Bildbereich übertragen wird und in dem Zwischenraum zwischen dem Tonerträger und dem bildfreien Bereich der Toner einseitig von dem bildfreien Bereich zu dem Tonerträger zurück übertragen wird.
Das Entwicklungsverfahren mit diesen Scnritten ergibt sichtbar gemachte Bilder, die die nachstehend aufgeführten verschiedenartigen Vorteile haben: Bei dem zweiten und dem dritten Schritt gemäß der vorangehenden Beschreibung kehrt der an dem bildfreien Bereich anhaftende Toner zu dem Tonerträger zurück, so daß ein Anhaften des Toners an dem bildfreien Bereich vollständig vermieden wird, wogegen ein Anhaften des Toners an dem Bildbereich beschleunigt wird, so daß die Tonerhaftung an dem Bildbereich zufriedenstellend wird.
Daher haben die reproduzierten Bildet eine hervorragende Gradation ohne irgendeinen Schleier, wobei die Reproduktion selbst vorlagengetreu ist.
Im vorstehenden wurde der Fall t)eschrieben, daß das Bildbereich-Potential VD positiv ist; es besteht jedoch keine Einschränkung auf diesen Fall; vielmehr ist das Entwicklungsverfahren auch dann anwendbar, wenn das Bildbereich-Potential negativ ist; in diesem Fall nehmen die vorangehend angegebenen Gleichungen (2) bis (12) die folgende Form an: |Vmin - VD| < |VD - Vmax| (2') Vmin = VD - |Vth.r| (3') Vmin > VD - |Vth.r| (4') Vmin # VD - |Vth.r| (5') |Vmin - VL| > |VL - Vmax| (6') Vmax = VL + |Vth.f| (7') Vmax < VL + |Vth.f| , (8') Vmax # VL + |Vth.f| (9') VL < Vmax < VL + 2|Vth.f| (10') Vmax # VL + |VTh.f| (11') VD - 2|Vth.r| < Vmin < VD (12') Das Entwicklungsverfahren ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele begrenzt; vielmehr ist das Verfahren auch zur Entwicklung von Bildern anwendbar, die nach dem elektrophotographischen Verfahren, nach dem elektrostatischen Aufzeichnungsverfahren oder einem anderen Bilderzeugungsverfaharen hergestellt wurden.
L e e r s e i t e

Claims

Patentansprüche 1. Ladungsbild-Entwicklungsverfahren, dadurch gekennzeichnet, daß mittels eines Ladungsbildträgers und eines Entwicklerteilchenträgers eine Entwicklungszone gebildet wird, daß in der Entwicklungszone ein Wechselfeld errichtet wird und daß mit fortschreitender Entwicklung das Wechselfeld in drei unterschiedlichen Feld-Stufen verändert wird, von denen jede eine unterschiedliche Bewegung der Entwicklerteilchen in der Entwicklungszone bewirkt.
2. Entwicklungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wechselfeld während eines Vorgangs errichtet wird, bei dem der Ladungsbildträger und der Entwicklerteilchenträger ortsfest und aneinander gegenübergesetzt sind, wobei die Amplitude eines von außen her angelegten elektrischen Wechselfelds gesteigert und danach zum Ende der Entwicklung hin abgeschwächt und auf einen vorbestimmten Wert zuruckgeführt wird.
3. Entwicklungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung der Entwicklungszone, zum Errichten des Wechselfelds und zum Ändern des Wechselfelds eine von außen her angelegte Wechselspannung konstant gehalten wird, während der Ladungsbildträger und der Entwicklerteilchenträger einander gegenübergesetzt werden, wobei sie so bewegt werden, daß ihr Zwischenabstand allmählich verkleinert und danach vergrößert wird.
4. Entwicklungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz einer angelegten Wechselspannung 1,5 kHz oder weniger beträgt.
5. Entwicklungsverfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bedingung 0.3 x Vp < f < 1500 erfUllt wird, wobei Vp die Bewegungsgeschwindigkeit des Ladungsbildträgers in mm/s ist und f die Frequenz einer von außen her angelegten Wechselspannung in Hz ist.
6. Entwicklungsverfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei positivem Bildbereich-Potential die Bedingungen |Vmax - VL| > |VL - Vmin| und |Vmax - VD| < |VD - Vmin| oder bei negativem Bildbereich-Potential die Bedingungen |Vmin - VL| > IVL - Vmaxf und |Vmin - VD| < |VD - Vmax| erfüllt werden, wobei Vmax und Vmin der Maximalwert bzw.

der Minimalwert einer Wechselspannung des Entwicklerteilchenträgers in bezug auf eine Gegenelektrode des Ladungsbildträgers sind, VD das Potential des Bildbereichs ist und VL das Potential des bildfreien Bereichs ist.
7. Entwicklungsverfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei positiver Bildbereich-Ladung die Bedingung VL - 2|Vth.f|< Vmin < VL erfüllt wird, oder bei negativer Bildbereich-Ladung die Bedingung VL < Vmax < VL + 2lvth.fI wobei Vmax und Vmin der Maximalwert bzw. der Minimalwert einer Wechselspannung des Entwicklerteilchenträgers in bezug auf eine Gegenelektrode des Ladungsbildträgers sind, VL das Potential des bildfreien Bereichs ist und |Vth.f| das kleinste absolute Potential zwischen der Ladungsbilderzeugungs-Fläche und der Entwicklerträgerfläche ist, bei dem der Entwickler von der Entwicklerträgerfläche abgelöst wird und eine Ubertragung zur Ladungsbilderzeugungsfläche hin erzielbar ist.
8. Entwicklungsverfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei positiver Bildbereich-Ladung die Bedingung VD < Vmax < VD + 2IVth.rI oder bei negativer Bildbereich-Ladung die Bedingung VD - 2IVth.rI < Vmin < VD erfüllt wird, wobei Vmax und Vmin der Maximalwert bzw.

der Minimalwert einer Wechselspannung des Entwicklerteilchenträgers in bezug auf eine Gegenelektrode des Ladungsbildträgers sind, VD das Potential des Bildbereichs ist und IVth.rI den kleinsten absoluten Potentialunterschied zwischen der Ladungsbilderzeugungsfläche und der Entwick- lerträgerfläche ist, bei dem der Entwickler von der Ladungsbilderzeugungsfläche abgelöst wird und eine RUckübertragung zu dem Entwicklerteilchenträger hin erzielbar ist.
9. Entwicklungsverfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Potential tVth.fI unter Verwendung eines magnetischen Toners als Entwickler und eines Entwicklerträgers mit magnetischer Haltekraft gebildet wird.
10. Entwicklungsverfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ladungsbildträger die Form einer Trommel hat, der Entwicklerteilchenträger ein Drehelement ist und der Ladungsbildträger und der Entwicklerteilchenträger eine Stellung ihrer größten gegenseitigen Annäherung und eine von dieser Stellung entfernte Stellung einnehmen, wodurch die Intensität des elektrischen Wechselfelds in dem Zwischenraum verändert wird.
11. Entwicklungsverfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem großen Entwicklungszwischenraum d die Kombination der Amplitude und der Frequenz des elektrischen Wechselfelds eine Kombination aus einer verhältnismäßig hohen Spitzen-Spitzen-Spannung Vp p und einer verhältnismäßig hohen Frequenz f ist.
12. Entwicklungsverfahren, dadurch gekennzeichnet, daß eine Entwicklungszone mit einem Luftspalt zwischen einem Ladungsbildträger und einem Entwicklerträger gebildet wird, daß in der Entwicklungszone bei einer ersten Stufe ein erstes Wechselvorspannungsfeld zur Erzeugung einer einseitigen Bewegung der Entwicklerteilchen vom Entwicklerträger zum Ladungsbildträger hin errichtet wird, daß in der Entwicklungszone bei einer zweiten Stufe ein zweites Wechselvorspannungsfeld zur Erzeugung einer Hin-und Herbewegung der Entwicklerteilchen zwischen dem Ladungsbildträger und dem Entwicklerträger errichtet wird und daß in der Entwicklungszone bei einer dritten Stufe ein drittes Wechselvorspannungsfeld zur Erzeugung einer einseitigen Bewegung der Entwicklerteilchen von dem bildfreien Bereich zu dem Entwicklerträger errichtet wird.
13. Entwicklungsvorrichtung, gekennzeichnet durch einen Ladungsbildträger (1O, 61), einen Entwicklerträger (12, 62), der einen Entwickler (15; 65) trägt, eine Stelleinrichtung, mit der zur Bildung einer Entwicklungszone der Ladungsbildträger und der Entwicklerträger einander in einer Entwicklungsstation mit einem Zwischenabstand gegenübergesetzt werden, eine Einrichtung (9; 69) zum Anlegen eines Wechselfelds an den Entwicklungs-Zwischenabstand und eine Einrichtung, mit der das Wechselfeld zur Bildung von drei Vorspannungsfeld-Stufen veränderbar ist, von welchen jede eine unterschiedliche Bewegung der Entwicklerteilchen in der Entwicklungszone verursacht.