DE19609104A1 - Entwicklungsgerät - Google Patents
EntwicklungsgerätInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Entwicklungsmaschinen
für die Verwendung in elektronischen bildgebenden oder photographischen
Systemen.
Eine konventionelle Entwicklungsmaschine bzw. ein Entwicklungsgerät ist
bspw. in der japanischen Patentveröffentlichung 62-2313 beschrieben worden,
wo zwei Entwicklungsrollen in solcher Weise angeordnet sind, daß sie in
der gleichen Richtung wie die Bewegungsrichtung eines photoempfindlichen
Körpers rotieren können. Bei dem Gerät aus dem Stand der Technik sind
zwei Pole der gleichen Polarität an dem Entwicklungspol jeder solcher
Entwicklungsrollen angeordnet. Das Gerät ist so aufgebaut, daß die Rota
tionsgeschwindigkeit einer ersten Entwicklungsrolle, die stromauf vorgesehen
ist, größer ist als die Bewegungsgeschwindigkeit des photoempfindlichen
Körpers, während die der zweiten Entwicklungsrolle kleiner als diese ist.
Die Nachteile, denen man sich mit dem Entwicklungsgerät des Standes der
Technik gegenübersieht, sind wie folgt:
- a) Es kann möglicherweise eine Trommelhemmung auftreten durch den Entwickler infolge der Tatsache, daß die Bewegungsgeschwindigkeit solcher Entwicklungsrollen, die sich in gleicher Richtung bewegen, auf der Stromaufseite größer ist und trotzdem geringer auf der Stromabsei te.
- b) Die Bilddichte kann abnehmen, wenn die Druckgeschwindigkeit steigt.
- c) Die Entwicklungsrolle(n) und/oder die Rotationsachse einer Trägerrolle kann bzw. können abgescheuert oder mechanisch blockiert sein.
Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Entwicklungsgerät zu
schaffen, das die Nachteile des Standes der Technik vermeidet und eine
stabile Druckqualität ermöglichen kann.
Das vorstehende Ziel kann erreicht werden durch Bereitstellen eines Ent
wicklungsgerätes zur Ausnützung des Magnetbürstenphänomens, indem man
einen Entwickler auf einen gegenüberliegenden photoempfindlichen Körper
mit Photoleitfähigkeit durch Verwendung einer Mehrzahl von nahen Entwick
lungsrollen mit magnetischen Anziehungskräften aufbringt, die in der Umge
bung des photoempfindlichen Körpers angeordnet sind, wobei das Gerät um
schließt (i) eine erste Entwicklungsrolle mit einem einpoligen Entwicklungs
magneten an einem Entwicklungspol, der zur Entwicklung beiträgt, und in
einer Richtung entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung des photoempfindlichen
Körpers beweglich ist, und (ii) eine Gruppe von zweiten Entwicklungsrollen,
einschließlich einer oder mehrerer Entwicklungsrollen mit einer Mehrzahl von
nahen magnetischen Anziehungskräften, die eine Mehrzahl von Magneten der
gleichen Polarität an einem Entwicklungspol dazu veranlassen zur Entwick
lung beizutragen, mit den Merkmalen, daß die erste Entwicklungsrolle
stromauf der Bewegungsrichtung des photoempfindlichen Körpers angeordnet
ist, daß die zweiten Entwicklungsrollen stromab der Bewegungsrichtung des
photoempfindlichen Körpers angeordnet sind, und daß die erste Entwicklungs
rolle und der photoempfindliche Körper so angeordnet sind, daß sie ein
spezifisches Umfangsgeschwindigkeitsverhältnis definieren, das von 0,5 bis
1,5 reicht, während zugelassen wird, daß die zweiten Entwicklungsrollen und
der photoempfindliche Körper ein Umfangsgeschwindigkeitsverhältnis definie
ren, das von 0,6 bis 1,5 reicht.
Entsprechend dem Entwicklungsgerät, das wie oben beschrieben aufgebaut
ist, kann die Reinigungsfähigkeit auf dem photoempfindlichen Körper durch
die Entwicklungsrolle aufrechterhalten werden, die in entgegengesetzter
Richtung zur Bewegungsrichtung des photoempfindlichen Körpers rotierbar
ist. Ferner kann, infolge der Tatsache, daß der Entwickler gleichmäßig auf
den photoempfindlichen Körper aufgebracht werden kann durch Verwendung
der Magnete gleicher Polarität, die an den Entwicklungspolen der Gruppe
der zweiten Entwicklungsrollen vorgesehen sind, was die zugeführte Toner
menge ansteigen läßt, kann die Belastung des photoleitenden Körpers gesenkt
werden, um dadurch, selbst im Fall hoher Druckgeschwindigkeit, ein resul
tierendes Bild zu ermöglichen, das höhere Dichte aufweist und in der
Qualität verbessert ist, um dadurch stabile Bildqualität über eine lange
Zeitdauer zu gewährleisten.
Diese und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus
der folgenden, mehr in die Einzelheiten gehenden Beschreibung eines bevor
zugten Ausführungsbeispieles der Erfindung deutlich, wie in den beigefügten
Zeichnungen dargestellt.
Fig. 1 ist ein Diagramm, das schematisch ein Entwicklungsgerät
gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung zeigt.
Fig. 2 ist ein erläuterndes Diagramm, das den Aufbau eines Kreuzmi
schers zeigt.
Fig. 3 ist ein Diagramm, das den Aufbau einer Gruppe von zweiten
Entwicklungsrollen zeigt.
Fig. 4 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen einem Um
fangsgeschwindigkeitsverhältnis einer Entwicklungsrolle und der
Verunreinigung zeigt, die im Untergrund des verwendeten
Papiers aufgetreten ist.
Fig. 5 ist ein Diagramm eines Magnetpolwinkels.
Fig. 6 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Magnet
polwinkel und der Verunreinigung des Untergrundes des ver
wendeten Papiers zeigt.
Fig. 7 ist ein Diagramm, das die Beziehung der Magnetkraft gegen
über jedem Magnetpol der zweiten Entwicklungsrolle zeigt.
Fig. 8 ist ein Diagramm, das die Beziehung der Bilddichte gegen das
Abfallen der magnetischen Kraft zwischen den Polen der
gleichen Polarität zeigt.
Fig. 9 ist ein Diagramm, das einen Wellenlagerabschnitt für die
Entwicklungsrolle zeigt.
Fig. 10 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Umdre
hungszahl einer Entwicklungsrolle und der Zahl der auftreten
den Fehler zeigt.
Bezugnehmend auf Fig. 1 ist eine Entwicklungsmaschine entsprechend einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung im Querschnitt
dargestellt. Es sei bemerkt, daß Fig. 2 den Aufbau eines verwendeten
Kreuzmischers zeigt, während Fig. 3 eine Ansicht im Querschnitt des
größeren Teils einer Gruppe von Entwicklungsrollen zeigt, die später in der
Beschreibung als die "zweiten Entwicklungsrollen" bezeichnet werden.
Die Entwicklungsmaschine enthält einen trommelförmigen photoempfindlichen
Körper 1 mit gewisser Photoleitfähigkeit, der mit einer ausgewählten Um
fangsgeschwindigkeit drehbar ist, die im Bereich von 600 bis 1800 mm pro
Sekunde liegen kann. Der photoempfindlichen Körper 1 hat eine photo
empfindliche Schicht einer Dicke von 50 bis 80 µm, die aus ausgewähltem
photoempfindlichen Material wie SeTe, SeTeAs, As₂Se₃ oder dergleichen
bestehen kann. Der photoempfindliche Körper 1 mißt 200 bis 300 mm im
Durchmesser. Eine Gruppe von Entwicklungsrollen ist, d. h. zwei Entwick
lungsrollen 8 und 9 sind stromabwärts relativ zur Bewegungsrichtung des
photoleitenden Körpers 1 in solcher Weise angeordnet, daß sie dem photolei
tenden Körper 1 gegenüber stehen, mit einem Spalt, der zwischen dem
Körper 1 und ihnen selbst definiert ist und in einen Bereich von 0,6 bis 2
mm, bevorzugt 0,8 bis 1,5 mm fällt, und sind in der gleichen Richtung wie
der photoleitende Körper 1 rotierbar. Diese Entwicklungsrollen haben eine
Mehrzahl von magnetischen Rollen 8a, 8b, 9a, 9b, die gleiche Polarität wie
der Entwicklungspol haben. Eine Entwicklungsrolle 5 ist stromauf der
Entwicklungsrollengruppe 8, 9 angeordnet, und zwar derart, daß die Rolle
5 in entgegengesetzter Richtung zum photoleitenden Körper 1 rotierbar ist.
Es sei bemerkt, daß in der Beschreibung diese Rolle 5 als die erste Ent
wicklungsrolle bezeichnet wird, während die zwei Rollen 8, 9 die zweiten
Rollen sind.
Ein Entwicklungsmaterial oder Entwickler 3, der aus einem Träger und
einem Toner am Boden eines Entwicklungsgefäßes 2 besteht, wird über die
Oberfläche eines Entwickler tragenden Teils 4 gefördert, das infolge der
magnetischen Anziehungskraft, die durch dieses Teil 4 verursacht wird,
rotierbar auf dem Grund eines solchen Gefäßes angeordnet ist, und wird
dann auf die Oberfläche von einer aus der zweiten Entwicklungsrollengruppe
übertragen, die nahe dem Entwickler tragenden Teil 4 ist, hier die zweite
Entwicklungsrolle 9. Das Entwickler tragende Teil 4 kann eine magnetische
Rolle sein, die im Durchmesser 50 bis 120 mm mißt. Der übertragene
Entwickler haftet an der Oberfläche des Teils 4 infolge des Vorhandenseins
einer magnetischen Anziehungskraft von der zweiten Entwicklungsrolle 9;
dann wird der Entwickler 3 durch Drehung einer Hülse 13 gezwungen, sich
nach stromauf zu bewegen, auf der gegenüberliegenden Seite einer bestimm
ten Seite, die dem photoleitenden Körper der zweiten Entwicklungsrolle 9
gegenüberliegt, um auf die andere aus der zweiten Entwicklungsrollengruppe
übertragen zu werden, d. h. die zweite Entwicklungsrolle 8.
Der nun übertragene Entwickler haftet auf der Oberfläche der zweiten
Entwicklungsrolle 8 infolge seiner magnetischen Anziehungskraft; der durch
Rotation der Hülse 12 übertragene Entwickler wird durch ein Entwickler
steuerglied 16 gesteuert, so daß die Menge konstant bleibt. Danach wird ein
Entwickler 3a zwischen den photoleitenden Körper 1 und die zweite Ent
wicklungsrollengruppe 8, 9 geführt, um in Kontakt mit dem photoleitenden
Körper 1 zu kommen, was die Durchführung der Entwicklung verursacht.
Ein Entwickler 3c, der nicht der Steuerung des Entwicklersteuergliedes 16
ausgesetzt ist, wird auf die hintere Oberfläche des Gliedes 16 gegen stro
mauf gefördert und haftet dann auf der Oberfläche infolge der magnetischen
Anziehungskraft, die durch die erste Entwicklungsrolle 5 verursacht wird,
die in der Gegenrichtung zum photoleitenden Körper 1 rotiert. Ein Entwick
ler 3b, der durch Rotation der Hülse 7 zwischen die erste Entwicklungsrolle
5 und das Entwicklersteuerglied 16 gefördert wird, wird wieder durch das
Entwicklungssteuerglied 16 gesteuert, so daß seine Menge konstant bleibt.
Hierauf wird dieser Entwickler zwischen den photoleitenden Körper 1 und
die erste Entwicklungsrolle 5 gefördert, um mit dem photoleitenden Körper
1 in Kontakt zu geraten und somit die Entwicklung zu vervollständigen.
Der nicht der Steuerung des Entwicklersteuergliedes 16 unterliegende Ent
wickler 3c fällt an einer ersten Stufe 15a eines Kreuzmischers 15 ab, der
unter dem Entwicklersteuerglied 16 angeordnet ist, um den Entwickler zu
veranlassen, sich in die rechte und linke Richtung zu bewegen und zu
fließen. Ein Teil des Entwicklers 3c wird weiter auf eine zweite Stufe 15b
fallengelassen, wie unter Bezugnahme auf Fig. 3 beschrieben wird. Solche
Aufteilung in die linke und rechte Richtung der ersten und zweiten Stufen
15a, 15b erlaubt es, daß die Komponenten des Entwicklers gerührt und
zusammengemischt werden und dann in den Bodenabschnitt des Entwickler
tragenden Teils 4 zurückkehren. Andererseits wird ein Entwickler 3d, der
um die Oberfläche der ersten Entwicklungsrolle 5 transportiert wurde, falls
die Entwicklung zu dieser Zeit vervollständigt ist, durch eine Schabeklinge
17 abgewischt, um auf eine dritte Stufe 15c des Kreuzmischers 15 derart zu
fallen, daß der Entwickler mit dem Toner gemischt wird; dieser Toner wird
zugeführt, wenn die Tonerdichte dieses Entwicklers abnimmt, um in den
niedrigeren Abschnitt des Entwickler tragenden Teils 4 zurückzukehren.
Insbesondere ist dieser Kreuzmischer so ausgebildet, daß Rühren und Mi
schen von Entwicklern erreicht wird, während man einen Teil des Entwick
lers dazu zwingt, sich in den rechten und linken Flußpfad parallel mit der
Welle der Entwicklungsrolle aufzuteilen, was die Tonerdichte in dem Ent
wickler gleichmäßig hält. Die dreistufige Struktur kann bevorzugte Resultate
ergeben.
Wie in Fig. 2 gezeigt, ist die erste Stufe 15a mit Fall-Löchern 15d ver
sehen, um den Fluß des abfallenden Entwicklers 3c in fast zwei Komponen
ten zu unterteilen, um sicherzustellen, daß die sich ergebenden Entwickler
komponenten in die erste und die zweite Stufe fließen. Außerdem hat die
erste Stufe 15a einige schräge Rippen 15e, was die Bewegung in die linke
Richtung ermöglicht, während die zweite Stufe 15b Rippen 15f aufweist, die
die Bewegung nach rechts ermöglichen. Auf diese Art wird es möglich,
durch die Verwendung einer solchen Aufteilungsstruktur für den Fluß des
Entwicklers zum Aufteilen des fallenden Entwicklers in die rechte und linke
Richtung, die Tonerdichte des Entwicklers zwischen der rechten und linken
Richtung einheitlich zu halten. Die dritte Stufe 15c (der niedrigste Abschnitt)
ist derart aufgebaut, daß der Entwickler 3d und zugeführter weiterer Toner
zusammengemischt werden, um nach unten zu laufen, während sie daran
gehindert werden, sich in die rechte und linke Richtung aufzuteilen, um das
Entwickler tragende Teil 4 zu erreichen, wo sie gemischt und weiter beför
dert werden. Als Ergebnis ist es möglich, das Auftreten jeglicher positionel
ler Abweichungen von Toner zu unterdrücken oder zu verhindern, was
möglicherweise infolge der schrägen Rippen auftreten kann, wenn der Toner
direkt und spezifisch an die ersten und zweiten Stufen geliefert wird, und
zwar das Phänomen, daß der Toner durch solche schrägen Rippen ohne
angemessene oder vollständige Vermischung des Toners mit dem Entwickler
gesammelt wird. Dies stellt sicher, daß irgendwelche Streifen von Verunrei
nigung im Untergrund des verwendeten Papieres nicht länger auftreten. Es
sei hier bemerkt, daß der Entwickler 3e in der vollständigen Entwicklung
nach dem Kontakt mit der zweiten Entwicklerrollengruppe 8, 9 und dem
photoleitenden Körper 1 durch die Schabeklinge 18 abgestreift wird. Ein
Teil dieses Entwicklers 3e wird dann zum Eintritt in einen Dichtedetektor
14 geführt, der dazu dient, die Tonerdichte im Entwickler zu detektieren.
Hierauf wird der Entwickler in den unteren Abschnitt des Entwickler tragen
den Teils 4 zurückgeführt.
Es sollte bemerkt werden, daß der durchschnittliche Korndurchmesser des für
den Entwickler 3 verwendeten Toners in einen Bereich von 6 bis 12 µm,
vorzugsweise 7 bis 9 µm fällt. Solche Verminderung im durchschnittlichen
Tonerkorndurchmesser, d. h. die Miniaturisierung des Toners, kann zur
Erzielung einer verbesserten Qualität und höherer Auflösung für die entwickelten
Bilder beitragen. Die Träger können Magnetitträger oder Ferritträger
sein, die kugelförmig sind mit einem durchschnittlichen Korndurchmesser von
80 bis 130 µm, überzogen mit einem ausgewählten Harz wie Styren, Acryl
harz, Silikon oder dgl., und eine Sättigungsmagnetisierung von 50 bis 80
emJ/g bei einem kOe aufweist. Durch Bestimmung des dynamischen elek
trischen spezifischen Widerstandes des Entwicklers im Bereich von 108 bis
10¹¹ Ωcm, vorzugsweise 10⁹ bis 10¹⁰ Ωcm, ist gezeigt worden, daß ein
stabiles Aufladeverhalten bei höheren Entwicklungsgeschwindigkeiten aufrech
terhalten werden kann, was es möglich macht, eine höhere Bildqualität zu
erzielen. Insbesondere kann die Verwendung von Magnetitträgern vom
durchschnittlichen Korndurchmesser von 90 bis 120 µm einige vorteilhafte
Eigenschaften bieten, wie etwa ausgezeichnetes Fließverhalten, weniger Mög
lichkeit des Anhaftens des Trägers an dem photoleitenden Körper, und lange
Lebenszeit, welche Merkmale geeignet sein können für Hochgeschwindig
keitsentwicklung. Unter solchen Bedingungen war die Lebenszeit eines
solchen Entwicklers etwa 200 bis 1000 Kiloseiten pro kg; im Gegensatz
dazu ist die Lebenszeit eines Entwicklers, der Eisenpulverträger verwendet,
nur halb so groß oder weniger.
Es sollte auch bemerkt werden, daß mit dem durchschnittlichen Korndurch
messer von weniger als 80 µm das Anhaften des Trägers an der Trommel
ein ernstes Problem wird; im Fall von mehr als 130 µm kann das resultie
rende Bild unerwünschterweise gröber werden. Wenn der durchschnittliche
Tonerkorndurchmesser 10 bis 12 µm beträgt, kann der Ladungsbetrag des
Toners 15 bis 35 µC/g betragen, vorzugsweise 20 bis 30 µC/g; bei einem
durchschnittlichen Korndurchmesser von 7 bis 9 µm kann der Ladungsbetrag
20 bis 50 µC/g, vorzugsweise 25 bis 40 µC/g betragen. Betrachtet man die
Tonerdichte, wenn das Oberflächendeckverhältnis für die Tonerträger 0,3 bis
0,6 beträgt, kann die Tonerdichte in einem solchen Ausmaß verbessert
werden, daß die Bilddichte höher bleibt, während das externe Verstreuen
von Toner um das Gebiet einer Kopiermaschine eliminiert werden kann.
Zum Vergleich, wenn das Oberflächendeckverhältnis geringer als 0,3 ist,
können keinerlei Bilder von annehmbarer Qualität erhalten werden; bei einem
Verhältnis von 0,6 oder mehr besteht die Tendenz, daß das Verstreuen von
Toner und das Ansammeln häufiger stattfindet.
Mit diesem Ausführungsbeispiel sind ausgezeichnete Ergebnisse erhalten
worden, selbst wenn das Abdeckverhältnis größer ist als im Stand der
Technik, durch Verwendung sowohl der Mehrzahl von Entwicklungsmagnet
polen und der dreistufigen Kreuzmischerstruktur, und durch Zusammensetzen
des Entwicklers aus spezifischen Trägern verbesserter Fließfähigkeit.
Es ist gefunden worden, daß bei der Wahl der hauptsächlichen Rollenvor
spannungen mit einem spezifischen Wert, der die Bedingung VB1 VB2
erfüllt, worin VB1 die Vorspannung ist, die in der ersten Entwicklungsrolle
5 angelegt wird und VB2 die Vorspannung ist, die an die zweite Entwick
lungsrollengruppe 8, 9 angelegt wird, der photoleitende Körper 1 für jede
Abnahme der Oberflächenspannung mit dem Zeit infolge der Dunkelabschwä
chung kompensiert werden kann, um gewünschte Bilder frei vom Auftreten
einer Verunreinigung im Untergrund des verwendeten Papiers zu erzielen.
Es sollte empfehlenswert sein, daß, wie in Fig. 1 gezeigt, die Rotations
richtung der ersten Entwicklungsrolle 5 der Richtung des photoleitenden
Körpers 1 entgegengesetzt ist. Dies kann gesagt werden, da die Rotation der
ersten Entwicklungsrolle 5 vorzugsweise entgegengesetzt zur Bewegungs
richtung des photoleitenden Körpers ist, um die Reinigungsfähigkeit und die
an dem photoleitenden Körper angelegte bzw. haftende Tonermenge zu erhö
hen. Da es außerdem wünschenswert ist, daß diese Maßnahme am Anfang
des Entwicklungsbetriebs durchgeführt wird, wird die erste Entwicklungsrolle
5 vorzugsweise stromauf entlang der Bewegungsrichtung des photoleitenden
Körpers vorgesehen, wie in Fig. 1 gezeigt. Um hierauf auf den photolei
tenden Körper einen beabsichtigtes Bild zu erzeugen, ist es für die Rotation
der ersten Entwicklungsrolle wünschenswert, daß sie in gleicher Richtung
wie der photoleitende Körper ist; aus diesem Grund ist die Rotationsrichtung
der zweiten Entwicklungsrollengruppe die gleiche wie die Bewegung oder
Rotation eines solchen photoleitenden Körpers gemaß Fig. 1, und gleichzei
tig ist sie stromab entlang der Bewegungsrichtung eines solchen photoleiten
den Körpers angeordnet, wodurch eine höhere Reinigungsfähigkeit und
verbesserte Entwicklungsleistung erzielbar sind, so daß Bilder hoher Qualität
mit erhöhter Verläßlichkeit erhalten werden können.
Es sollte der Tatsache Aufmerksamkeit geschenkt werden, daß in dem Fall,
wo Bilder hoher Qualität mit einer Rotationsgeschwindigkeit des photoemp
findlichen Körpers von mehr als 600 mm/Sek., insbesondere mehr als 800
mm/Sek., es erforderlich ist, daß die Rotationsgeschwindigkeit der zweiten
Entwicklungsrollengruppe 1,5 bis 3 × die Rotationsgeschwindigkeit des
photoleitenden Körpers ist, unter der Annahme, daß der Entwicklungspol zu
der Entwicklung an der zweiten Entwicklungsrollengruppe beiträgt.
Bei so einer besonders hohen Rotationsgeschwindigkeit kann die Belastung
des Entwicklers und des photoleitenden Körpers zunehmen, was dazu führt,
daß ihre Lebensdauer abnimmt und/oder die Lebensdauer der Lager für die
Entwicklungsrollen und die entwicklertragende Rolle abnimmt, infolge der
Beschleunigung des mechanischen Abscheuerns. Außerdem wird das Toner
verstreuen zu einem ernsten Problem. Um das Auftreten solcher Phänomene
zu eliminieren, wird die erste Entwicklungsrolle durch einen Einpol aufge
baut, um dadurch geeignete Reinigungsfähigkeit aufrechtzuerhalten; zusätzlich
hierzu wird der Entwicklungspol, der zur Entwicklung einer zweiten Ent
wicklungsrollengruppe beiträgt mit zwei oder mehr Magnetpolen der gleichen
Polarität versehen. Diese Magnetpole gleicher Polarität können erhalten
werden durch Verwendung einer der folgenden Techniken:
- i) Ausbilden einer Nut von beispielsweise rechteckigem Profil in der Mitte solcher Magnetpole,
- ii) Einbetten von starken Magneten, wie Magneten aus seltenen Erden, wie in Fig. 3 gezeigt, oder
- iii) Vorsehen eines unabhängigen Blockmagnets.
Es ist deutlich gezeigt worden, daß Vorsehen von zwei oder mehreren
Magnetpolen gleicher Polarität dazu führt, daß der Entwickler auf der
Entwicklungsrolle, die mit der Oberfläche des photoleitenden Körpers in
Kontakt kommt, noch weicher gemacht wird. Im Ausführungsbeispiel nach
Fig. 1 werden zwei Blockmagnete gleicher Polarität verwendet. Mit solchen
Blockmagneten gleicher Polarität sucht sich der Entwickler infolge des
Vorhandenseins einer magnetischen Abstoßkraft der Magneten auszubreiten,
und zwar derart, daß er in Kontakt mit dem photoleitenden Körper für die
Entwicklung kommt. In diesem Fall wird die resultierende Entwicklungszeit
länger im Vergleich mit der Entwicklung und der Verwendung bekannter
einpoliger magnetischer Bürsten; zugleich nimmt die Leistungsfähigkeit der
Entwicklung zu infolge der Tatsache, daß die Zufuhrmöglichkeit des Toners
durch den Stör- oder Verwirbelungseffekt des Entwicklers an dem Entwicklungs
polabschnitt erhöht wird.
Demzufolge kann die Drehzahl der Entwicklungsrollen gesenkt werden, mit
dem Ergebnis, daß die Belastung des photoleitenden Körpers, des Entwick
lers und der Lager vermindert wird. Wird die Anordnung in einer Kopier
maschine angewandt, die eine Rotationsgeschwindigkeit des photoleitenden
Körpers von 1000 bis 1800 mm/Sek. hat, ergeben sich folgende Resultate:
gleichmäßige Bilder hohe Dichte konnten bei einer Rotationsgeschwindigkeit der zweiten Entwicklungsrollengruppe erhalten werden, die 0,6 bis 1,5 × die Rotationsgeschwindigkeit des photoleitenden Körpers ist; unerwünschte Toner verteilung konnte erfolgreich unterdrückt oder eliminiert werden. Insbesonde re konnten ausgezeichnete Resultate gezeigt werden, wenn das Verhältnis der Rotationsgeschwindigkeit (das Umfangsgeschwindigkeitsverhältnis) im Bereich von 1,05 bis 1,5 liegt. Bei dem Umfangsgeschwindigkeitsverhältnis vom 0,95 bis 1,05 traten kleine Farbunregelmäßigkeiten auf.
gleichmäßige Bilder hohe Dichte konnten bei einer Rotationsgeschwindigkeit der zweiten Entwicklungsrollengruppe erhalten werden, die 0,6 bis 1,5 × die Rotationsgeschwindigkeit des photoleitenden Körpers ist; unerwünschte Toner verteilung konnte erfolgreich unterdrückt oder eliminiert werden. Insbesonde re konnten ausgezeichnete Resultate gezeigt werden, wenn das Verhältnis der Rotationsgeschwindigkeit (das Umfangsgeschwindigkeitsverhältnis) im Bereich von 1,05 bis 1,5 liegt. Bei dem Umfangsgeschwindigkeitsverhältnis vom 0,95 bis 1,05 traten kleine Farbunregelmäßigkeiten auf.
Andererseits konnte ein stabiler Reinigungseffekt und ein Entwicklungseffekt
hohe Qualität erhalten werden, wenn die Rotationsgeschwindigkeit der ersten
Entwicklungsrolle 0,5 bis 1,5 × die Rotationsgeschwindigkeit des photoleiten
den Körpers ist. Während ähnliche Effekte erhalten wurden, wenn die
Rotationsgeschwindigkeit der ersten Entwicklungsrolle auf 0,5 bis 1,0 × die
Rotationsgeschwindigkeit des photoleitenden Körpers abgesenkt bleibt, ist es
empfehlenswert, daß die ersten und zweiten Rollen entweder in einheitlicher
Bewegung gehalten werden oder so angeordnet werden, daß die erste Rolle
langsamer als die zweiten Rollen ist, wenn der Antriebsmechanismus der
Entwicklungsrolle tatsächlich aufgebaut wird.
Wenn eine Rolle 9 der zweiten Entwicklungsrollengruppe stromab der
Rotationsrichtung des photoleitenden Körpers eine kleinere Rotationsgeschwin
digkeit als die andere Rolle 8 davon aufweist, die stromauf der Rolle 9
angeordnet ist, kann möglicherweise eine "Pfütze" von Entwickler zwischen
der zweiten Entwicklungsrolle 9 und dem photoempfindlichen Körper 1
auftreten, was zu einer Trommelhemmung führt. Dies konnte glücklicherwei
se beseitigt werden, in dem man die zweite Entwicklungsrolle 9 stromab der
anderen zweiten Entwicklungsrolle 8 so anordnet, daß ihre Rotationsge
schwindigkeit größer ist als die der zweiten Entwicklungsrolle 8, um da
durch das Fließen von Entwickler im Sinne einer besseren Glätte zu erleich
tern, was zum Verhindern des Auftretens von irgendeiner Pfütze von Ent
wickler und einer Trommelhemmung führen kann. Zusätzlich wird es emp
fehlenswert sein, im Falle wo die ersten und zweiten Entwicklungsrollen
identische Geschwindigkeit haben, daß der Entwicklerspalt stromab um einen
gewissen Grad von 0,1 bis 0,3 mm erweitert wird.
Unter Verwendung eines Entwicklungsgeräts mit dem Aufbau nach Fig. 1
sind Experimente durchgeführt worden. Die Resultate sind in Fig. 4
gezeigt, wo die experimentellen Daten im Hinblick auf das Auftreten von
Verunreinigung im Untergrund der im Experiment verwendeten Papiere
zusammengestellt sind. Vergleicht man auf der Basis der experimentellen
Ergebnisse i) einen Fall, wo ein Einpol für die jeweiligen Entwicklungspole
der zweiten Entwicklungsrollengruppe verwendet wurde, mit ii) einem
anderen Fall, wo die Magnete gleicher Polarität nach der vorliegenden
Erfindung verwendet wurden, erhält man die Tatsache wie folgt: das Auf
treten von Papieruntergrundverunreinigung, wenn die Magnete gleicher
Polarität gemäß der Erfindung verwendet werden, ist geringer als das im
anderen Fall insgesamt; dieser Effekt wird besonderes bedeutsam, wenn das
Umfangsgeschwindigkeitsverhältnis zwischen der zweiten Entwicklungsrollen
gruppe und dem photoleitenden Körper relativ klein ist. Daraus ist gefunden
worden, daß die im Papieruntergrund auftretende Verunreinigung eine spezifi
sche Bedingung erfüllt, die eine Zunahme im Reflexionsfaktor von 0,5%
oder weniger vorsieht, wenn die Rotationsgeschwindigkeit der zweiten
Entwicklungsrollengruppe 1,05 bis 1,5 × die Rotationsgeschwindigkeit des
photoleitenden Körpers ist. Schließlich konnten gewünschte Bilder hervor
ragender Qualität erhalten werden, in dem man die zweite Entwicklungs
rollengruppe spezifisch so anordnet, daß ihre Rotationsgeschwindigkeit 1,05
bis 1,5 × die Rotationsgeschwindigkeit des photoleitenden Körpers ist,
vorzugsweise 1,1 bis 1,3 mal. Es wurden auch weitere Experimente unter
Verwendung des Entwicklungsgeräts nach Fig. 1 durchgeführt, für eine
Untersuchung betreffend die Beziehung des Magnetpolwinkels der magneti
schen Pole der zweiten Entwicklungsrollengruppe gegen das Auftreten von
Verunreinigung in dem Untergrund der verwendeten Papiere. Die Resultate
im Fall der Verwendung von Entwicklungsrollen, die 50 mm Durchmesser
haben und einen Winkel von 30° an dem Magneten gleicher Polarität
besitzen, sind in den Fig. 5 und 6 dargestellt.
Aus der Betrachtung der Ergebnisse der Fig. 5 und 6 kann man erken
nen, daß, wenn die Magneten gleicher Polarität für die Entwicklungspole der
zweiten Entwicklungsrollengruppe verwendet werden, das Auftreten einer
Papieruntergrundverunreinigung abnehmen kann, um die Bedingung für den
Reflektanzfaktor von 0,5% oder weniger zu erfüllen, jedoch durch spezi
fisches Festlegen des magnetischen Polwinkels Θ ist dieser Winkel Θ defi
niert zwischen i) einer Mittellinie λ2 zwischen den Magnetpolen gleicher
Polarität (S,S) der Entwicklungspole der jeweiligen Entwicklungsrollen 8, 9
der zweiten Entwicklungsrollengruppe und ii) die andere Mittellinie O1, die
das Zentrum O2 des photoleitenden Körpers und die Mitte O₂, der jeweili
gen Entwicklungsrollen 8, 9 der zweiten Entwicklungsrollengruppe in einer
solchen Weise verbindet, daß dieser Winkel Θ ungefähr 5° im Uhrzeigersinn
gegenüber der zweiten Entwicklungsrollengruppe beträgt. Dies stellt sicher,
daß Bilder verbesserter Qualität erzielt werden können, in dem man den
Magnetpolwinkel Θ der Entwicklungspole der jeweiligen Entwicklungsrollen
8, 9 der zweiten Entwicklungsrollengruppe so vorsieht, daß er in einem
Bereich von 2,5 bis 10° in Uhrzeigerrichtung gegenüber der zweiten Ent
wicklungsrollengruppe fällt, vorzugsweise 2,5 bis 7,5°. Dies gilt auch in
anderen Fällen, wo der Entwicklungsrollendurchmesser 40 bis 70 mm ist
und der Magnetwinkel gleicher Polarität bei 15 bis 30° liegt. In noch
weiteren Fällen, wo der Durchmesser 70 bis 90 mm beträgt und der Ma
gnetwinkel gleicher Polarität bei 15 bis 30° liegt, erzielt man gute Ergeb
nisse, wenn man diesen Bereich innerhalb eines Bereiches von 0 bis 7,5°
legt. Außerdem kann auch eine ungerade Zahl von Magneten gleicher
Polarität verwendet werden; wenn das der Fall ist, können Bilder verbes
serter Qualität erzielt werden, indem man den Magnetwinkel des Mittel
magnetpols zwischen den Magneten gleicher Polarität in einen Bereich von
2,5 bis 7,5° in Uhrzeigersinn gegenüber der zweiten Entwicklungsrollen
gruppe fallen läßt.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun unter Bezugnahme
auf die Fig. 7 und 8 beschrieben. Fig. 7 zeigt eine verfügbare Magnet
kraftkurve der Magneten gleicher Polarität, die für die Entwicklungspole der
zweiten Entwicklungsrollengruppe verwendet werden. Wenn solche Magnete
gleicher Polarität verwendet werden, fällt die Magnetkraft in einen Bereich
zwischen den Spitzenwerten der jeweiligen Magneten ab. Es ist tatsächlich
bestätigt worden, daß das Ausmaß eines solchen Abfalls der Magnetkraft
(ΔG) wesentlich den aufgerichteten Zustand eines Entwicklers auf den Ent
wicklungsrollen beeinflußt. Wenn der Betrag des Abfalls (ΔG) steigt, steigt
entsprechend die magnetische Abstoßkraft, was eine Verstreuung des Ent
wicklers auf die Oberfläche des photoempfindlichen Körpers kritischer macht,
so daß der Effekt der Entwicklung verbessert werden kann.
Fig. 8 zeigt die Ergebnisse einer Untersuchung bezüglich der Beziehung
des Betrages des Abfallens ΔG zwischen Magnetpolen gleicher Polarität
gegenüber der resultierenden Bilddichte. Man kann aus der Betrachtung der
Fig. 8 erkennen, daß hohe Bilddichte erreicht werden kann, wenn der
Betrag des Abfallens (ΔG) in einem Bereich von 250 bis 600 Gauß fällt.
Als Folge davon kann ausgezeichnete Bildqualität erzielt werden, indem man
den Betrag des Abfallens (ΔG) zwischen den Magnetpolen gleicher Polarität
der Entwicklungspole der zweiten Entwicklungsrollengruppe 8, 9 so einstellt,
daß er im Bereich von 250 bis 600 Gauß ist, vorzugsweise 300 bis 600
Gauß. Zusätzlich ist es empfehlenswert, daß der Spitzenwert der Magnet
kraft der Magnete gleicher Polarität gleich oder größer als 700 Gauß ist,
vorzugsweise im Bereich von 900 bis 1300 Gauß, um die erforderliche
Entwicklungskontaktbreite aufrechtzuerhalten, um das Auftreten der Haftung
von Träger an der Trommeloberfläche zu unterdrücken.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung wird mit Bezugnahme auf
die Fig. 9 und 10 beschrieben. Fig. 9 zeigt einen Querschnitt eines
Teiles des Ausführungsbeispiels, wobei einige Entwicklungsrollen, eine
Entwicklertragerolle und ein Lager zusammengebaut sind. Das Lager, das
mit dem Bezugszeichen 21 bezeichnet ist, ist eingebettet, in eine Außenwand
2 des Entwicklungsgerätes und in die Oberfläche einer Seite eines drehbaren
Trageteils der Hülse 7, um die erste Entwicklungsrolle 5, die zweite Ent
wicklungsrollengruppe 8, 9 und die Entwicklertragrolle 4 drehbar zu tragen.
Wenn die Drehzahl der ersten Entwicklungsrolle 5, und der zweiten Ent
wicklungsrollengruppe 8, 9 zunimmt, sucht der Entwickler 3 (enthaltend
Toner und Träger) in erhöhtem Ausmaß an das Lager 21 zu fliegen und
dann in der Innenseite des Lagers 21 einzutreten. Zugleich steigt auch der
Wärmefreisetzungswert, was eine Verkürzung der Lebensdauer des Lagers
verursacht. Mit Rücksicht darauf wurde die Beziehung der Drehzahl der Ent
wicklungsrollen vom Durchmesser 50 mm gegenüber der Lagerlebensdauer
untersucht, wobei die Ergebnisse in Fig. 10 gezeigt sind.
Unter dem Auftreten von Lagerausfällen soll verstanden werden, die tatsäch
liche Anzahl von Rotationsstörungen (Ansteigen des Starterdrehmoments,
Hemmung usw.) die während eines Jahres unter normalen Betriebsbedingun
gen untersucht worden ist. Aus der Betrachtung von Fig. 10 kann man
entnehmen, daß die resultierende Lagerlebenszeit extrem vermindert wird,
wenn die Drehzahl bei der Entwicklung größer als 600 upm oder mehr ist.
Wenn der photoleitende Körper ungefähr 1800 mm/Sek Rotationsgeschwindig
keit hat, und wenn der Durchmesser jeder Rolle der zweiten Entwicklungs
rollengruppe 8, 9 bei 80 bis 90 mm liegt, dann können Bilder hoher Dichte
und gleichmäßiger Qualität selbst unter einer solchen Bedingung erhalten
werden, daß die Drehzahl jeder Rolle der zweiten Entwicklungsrollengruppe
8, 9 600 upm beträgt. Weiter können die Lager für die jeweiligen Entwick
lungsrollen auch in der Lebenszeit verbessert werden, wodurch die Ver
läßlichkeit wesentlich verbessert werden kann. Es sei bemerkt, daß bei einer
Erhöhung des Durchmessers der Entwicklungsrollen und der Entwickler
tragerolle das resultierende Gewicht, die resultierenden Kosten und Größe
entsprechend größer werden; aus diesem Grund ist es vorzuziehen, daß der
Durchmesser der Entwicklungsrollen 50 bis 90 mm und der Entwickler
tragerolle 50 bis 120 mm beträgt.
Wie oben beschrieben, kann die vorliegende Erfindung ein spezifisches
Entwicklungsgerät bereitstellen, das die Belastung für den photoleitenden
Körper und den Entwickler reduziert, und kann trotzdem Bilder hoher Quali
tät mit einer höheren Zuverlässigkeit ermöglichen, selbst wenn der Druck
bei hoher Geschwindigkeit durchgeführt wird.
Während die Erfindung speziell mit Bezugnahme auf ihre bevorzugten
Ausführungsbeispiele gezeigt und beschrieben worden ist, ist es für den
Fachmann verständlich, daß die obigen und anderen Änderungen in Form
und Details vorgenommen werden können, ohne von dem Geist und Umfang
der Erfindung abzuweichen.
Claims (8)
1. Entwicklungsgerät zur Realisierung des Phänomens der magnetischen
Bürste durch Zufuhr eines Entwicklers an einen gegenüberstehenden
photoempfindlichen Körpers mit Photoleitfähigkeit unter Verwendung
einer Mehrzahl von Entwicklungsrollen mit magnetischen Anziehungs
kräften, die nahe dem photoempfindlichen Körper angeordnet sind, ent
haltend:
eine erste Entwicklungsrolle mit einem einpoligen Entwicklungsmagnet an einem zur Entwicklung beitragenden Entwicklungspol, die in einer Richtung entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung des photoempfindlichen Körpers beweglich ist;
eine Gruppe von zweiten Entwicklungsrollen, umfassend eine oder eine Mehrzahl von Entwicklungsrollen mit einer Mehrzahl von magnetischen Nah-Anziehungskräften, was dazu führt, daß eine Mehrzahl von Magne ten gleicher Polarität nahe einem zur Entwicklung beitragenden Entwick lungspol angeordnet ist;
wobei die erste Entwicklungsrolle stromauf von der Bewegungsrichtung des photoempfindlichen Körpers, die Gruppe zweiter Entwicklungsrollen stromab von der Bewegungsrichtung des photoempfindlichen Körpers angeordnet ist, und
wobei die erste Entwicklungsrolle und der photoempfindliche Körper ein Umfangsgeschwindigkeitsverhältnis im Bereich 0,5 bis 1,5 definieren, während zugelassen wird, daß die Gruppe zweiter Entwicklungsrollen und der photoempfindliche Körper ein Umfangsgeschwindigkeitsverhältnis im Bereich 0,6 bis 1,5 definieren.
eine erste Entwicklungsrolle mit einem einpoligen Entwicklungsmagnet an einem zur Entwicklung beitragenden Entwicklungspol, die in einer Richtung entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung des photoempfindlichen Körpers beweglich ist;
eine Gruppe von zweiten Entwicklungsrollen, umfassend eine oder eine Mehrzahl von Entwicklungsrollen mit einer Mehrzahl von magnetischen Nah-Anziehungskräften, was dazu führt, daß eine Mehrzahl von Magne ten gleicher Polarität nahe einem zur Entwicklung beitragenden Entwick lungspol angeordnet ist;
wobei die erste Entwicklungsrolle stromauf von der Bewegungsrichtung des photoempfindlichen Körpers, die Gruppe zweiter Entwicklungsrollen stromab von der Bewegungsrichtung des photoempfindlichen Körpers angeordnet ist, und
wobei die erste Entwicklungsrolle und der photoempfindliche Körper ein Umfangsgeschwindigkeitsverhältnis im Bereich 0,5 bis 1,5 definieren, während zugelassen wird, daß die Gruppe zweiter Entwicklungsrollen und der photoempfindliche Körper ein Umfangsgeschwindigkeitsverhältnis im Bereich 0,6 bis 1,5 definieren.
2. Gerät nach Anspruch 1, wobei der photoempfindliche Körpers sich mit
einer Geschwindigkeit von 600 bis 1800 mm pro Sekunde bewegt.
3. Gerät nach Anspruch 1, wobei, falls die Zahl der Magnetpole gleicher
Polarität von jeder Entwicklungsrolle der Gruppe zweiter Entwicklungs
rollen gerade ist, der Winkel einer Linie, der eine Mittellinie zwischen
den Magnetpolen gleicher Polarität, ein Zentrum des photoempfindlichen
Körpers und ein Zentrum jeder Entwicklungsrolle der Gruppe zweiter
Entwicklungsrollen verbindet, in einen Bereich von 2,5 bis 10° im
Uhrzeigersinn gegenüber der Gruppe zweiter Entwicklungsrollen fällt,
und falls die Zahl der Magnetpole gleicher Polarität ungerade ist, der
Winkel in einen Bereich von 2,5 bis 10° entgegen dem Uhrzeigersinn
gegenüber der Gruppe zweiter Entwicklungsrollen fällt.
4. Gerät nach Anspruch 1, wobei die Differenz zwischen einem Maximal
wert der Magnetkraft zwischen den Magneten gleicher Polarität der
Gruppe zweiter Entwicklungsrollen und einem abgesenkten Wert zwi
schen den Magneten gleicher Polarität im Bereich von 250 bis 600
Gauß liegt.
5. Gerät nach Anspruch 1, wobei die Drehzahl der ersten Entwicklungs
rolle bzw. einer von allen Entwicklungsrollen der zweiten Gruppe von
Entwicklungsrollen dem Wert 600 UPM entspricht oder geringer ist,
und wobei der Durchmesser jeder Entwicklungsrolle im Bereich 50 bis
90 mm liegt, um diese Bedingung zu erfüllen.
6. Gerät nach Anspruch 1, wobei die Drehzahl der Trägerrolle gleich oder
weniger als 600 UPM ist, und wobei der Durchmesser der Trägerrolle
im Bereich von 50 bis 120 mm liegt, um diese Bedingung zu erfüllen.
7. Entwicklungsgerät zur Realisierung des Phänomens der magnetischen
Bürste durch Zufuhr eines Entwicklers an einen gegenüberstehenden
photoempfindlichen Körper mit Photoleitfähigkeit unter Verwendung
einer Mehrzahl von Entwicklungsrollen mit magnetischen Anziehungs
kräften, die nahe dem photoempfindlichen Körper angeordnet sind,
enthaltend:
eine erste Entwicklungsrolle mit einem einpoligen Entwicklungsmagneten an einem zur Entwicklung beitragenden Entwicklungspol, der in einer Richtung entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung des photoempfindlichen Körpers beweglich ist;
eine Gruppe zweiter Entwicklungsrollen umfassend eine oder eine Mehrzahl von Entwicklungsrollen mit einer Mehrzahl von magnetischen Nah-Anziehungskräften, was dazu führt, daß eine Mehrzahl von Magne ten gleicher Polarität nahe einem zur Entwicklung beitragenden Entwick lungspol angeordnet ist;
wobei die erste Entwicklungsrolle stromauf von der Bewegungsrichtung des photoempfindlichen Körpers, die Gruppe zweiter Entwicklungsrollen stromab von der Bewegungsrichtung des photoempfindlichen Körpers angeordnet ist, wobei eine Entwicklungsrolle stromab der Rotations richtung des photoempfindlichen Körpers und diejenige stromauf der Rotationsrichtung des photoempfindlichen Körpers die Beziehung erfüllen Vn Vn+1worin Vn die Rotationsgeschwindigkeit der Entwicklungsrolle stromab und Vn+1 die Rotationsgeschwindigkeit derjenigen stromauf ist.
eine erste Entwicklungsrolle mit einem einpoligen Entwicklungsmagneten an einem zur Entwicklung beitragenden Entwicklungspol, der in einer Richtung entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung des photoempfindlichen Körpers beweglich ist;
eine Gruppe zweiter Entwicklungsrollen umfassend eine oder eine Mehrzahl von Entwicklungsrollen mit einer Mehrzahl von magnetischen Nah-Anziehungskräften, was dazu führt, daß eine Mehrzahl von Magne ten gleicher Polarität nahe einem zur Entwicklung beitragenden Entwick lungspol angeordnet ist;
wobei die erste Entwicklungsrolle stromauf von der Bewegungsrichtung des photoempfindlichen Körpers, die Gruppe zweiter Entwicklungsrollen stromab von der Bewegungsrichtung des photoempfindlichen Körpers angeordnet ist, wobei eine Entwicklungsrolle stromab der Rotations richtung des photoempfindlichen Körpers und diejenige stromauf der Rotationsrichtung des photoempfindlichen Körpers die Beziehung erfüllen Vn Vn+1worin Vn die Rotationsgeschwindigkeit der Entwicklungsrolle stromab und Vn+1 die Rotationsgeschwindigkeit derjenigen stromauf ist.
8. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Entwickler einen
magnetischen Träger enthält, erzeugt aus sphärischem Magnetit mit
einem Korndurchmesser von 80 bis 130 µm und einem Toner mit
einem Korndurchmesser von 6 bis 12 µm, und wobei der Entwickler
einen Ladungsbetrag von 20 bis 40 µC/g und einen Toner-Überdeckungs
verhältnis von 0,3 bis 0,6 aufweist.
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Effective date: 20111001 |