DE19609104A1 - Entwicklungsgerät - Google Patents

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 V_B1 V_B2 erfüllt, worin V_B1 die Vorspannung ist, die in der ersten Entwicklungsrolle 5 angelegt wird und V_B2 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.

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.

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 V_n V_n+1worin V_n die Rotationsgeschwindigkeit der Entwicklungsrolle stromab und V_n+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.