JPH04220667A - 潜像を現像するための装置 - Google Patents

潜像を現像するための装置

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JPH04220667A
JPH04220667A JP3047958A JP4795891A JPH04220667A JP H04220667 A JPH04220667 A JP H04220667A JP 3047958 A JP3047958 A JP 3047958A JP 4795891 A JP4795891 A JP 4795891A JP H04220667 A JPH04220667 A JP H04220667A
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JP
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roll
donor
developer
donor roll
toner
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JP3047958A
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English (en)
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Jeffrey J Folkins
ジェフリー・ジェイ・フォーキンズ
G Schramm Joseph
ジョゼフ・ジー・シュラム
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Original Assignee
Xerox Corp
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    • G03G15/08—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for developing using a solid developer, e.g. powder developer
    • G03G15/0822—Arrangements for preparing, mixing, supplying or dispensing developer
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】本発明は、電子写真印刷装置に関し、特に
印刷装置内で使用される現像装置に関する。
【０００２】明らかに、二成分現像システムと一成分現
像システムは、それぞれいくつかの利点を有している。 従って、これらのシステムを併用してそれぞれのシステ
ムの望ましい特徴を有するハイブリッド現像システムを
形成することが望ましい。例えば、写真科学者及び写真
技術者のための協会（Ｔｈｅ　Ｓｏｃｉｅｔｙ　ｆｏｒ
　ＰｈｏｔｏｇｒａｐｈｉｃＳｃｉｅｎｔｉｓｔｓ　ａ
ｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｓ）主催で、１９８４年１１月４
〜８日にワシントンＤ．Ｃ．で開かれた第２回ノンイン
パクトプリンティングにおける進歩に関する国際会議（
Ｔｈｅ　２ｎｄ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｃｏｎ
ｇｒｅｓｓ　ｏｎＡｄｖａｎｃｅ　ｉｎ　Ｎｏｎ−ｉｍ
ｐａｃｔ　Ｐｒｉｎｔｉｎｇ）において、東芝はドナー
ロールと磁気ロールを用いた現像システムについて述べ
た。ドナーロールと磁気ロールは電気的にバイアスされ
ている。磁気ロールは、ドナーロールと磁気ロールによ
って形成されるニップに二成分現像剤を搬送する。トナ
ーは磁気ロールからドナーロールへと引きつけられる。 ドナーロールは、光導電性ドラムとの間隔を約０．２ｍ
ｍとして光導電性ドラムと同期を取って回転する。ドナ
ーロールと光導電性ドラム上に記録された潜像との間の
大きな電位差によって、トナーが光導電性ドラムとドナ
ーロール間の間隔を越えてドナーロールから潜像へ飛び
移り、潜像を現像する。
【０００３】米国特許第４，３８３，４９７号明細書に
は、トナー粒子が付着したキャリヤ粒子を低磁気ロール
が引きつける現像システムが開示されている。キャリヤ
粒子とトナー粒子は、磁気ロールの外スリーブの回転に
よって、磁気ロールと回転する現像ロール間の領域に運
ばれる。トナー粒子はキャリヤ粒子から誘引され、現像
ロール上に均一な層として付着する。現像ロールは、静
電潜像がその上に記録されている光受容体へトナー粒子
を搬送する。トナー粒子は選択的に誘導されて現像ロー
ルを離れ、潜像を可視像化するため潜像上に付着する。 直流にバイアスされた交流電流が現像ロールに印加され
る。磁気ロールは電気的に接地されている。このため、
現像ロールと磁気ロール間に電圧が形成され、磁気ロー
ルから現像ロールへのトナー粒子の移動が促進される。
【０００４】米国特許第４，５０８，０５２号明細書及
び米国特許第４，６８６，９３４号明細書には、現像ロ
ールに接続された交流電源と、現像ロールと磁気ロール
間に接続された直流電源が開示されている。磁気ロール
は、現像ロールの速度の２倍または３倍の周速度で同じ
方向あるいは反対方向に回転する。
【０００５】係属中の米国特許出願番号第０７／１７１
，０６２号明細書には、トナーがドナーロール上に付着
している“無清掃現像システム”が開示されている。 ドナーロールと近接して間隔を開けて設けられている一
対の電極は、ドナーロールと光導電性部材間のギャップ
内に位置している。トナーをドナーロールから引き離し
、ギャップ内にトナークラウドを形成するために、交流
電圧が電極に印加される。トナークラウドから分離した
トナーは光導電性部材上に記録された潜像へ引きつけら
れ、潜像を現像する。トナー層をドナーロール上に形成
するため、二成分現像剤に用いられる従来の磁気ブラシ
が使用される。
【０００６】係属中の米国特許出願番号第０７／３９６
，１５３号明細書には、磁気ロールが二成分現像剤を転
写領域に搬送し、その領域で磁気ロールからのトナーが
ドナーロールへ転移する装置が開示されている。ドナー
ロールは、潜像が記録されている表面と対向する領域に
トナーを搬送する。一対の電極ワイヤが表面とドナーロ
ール間のスペースに位置しており、トナークラウドを形
成するためトナーをドナーロールから引き離すように電
気的にバイアスされている。トナークラウドから分離し
たトナーが潜像を現像する。
【０００７】本発明の一つの態様によれば、潜像を現像
するための装置が提供される。その装置は、供給現像剤
を貯蔵するために設けられたチャンバーを形成するハウ
ジングを備える。少なくともハウジングのチャンバー内
の一部に設けられたドナーロールは、現像剤を潜像へと
搬送する。ハウジングのチャンバー内に設けられ、ドナ
ーロールに近接した位置にある搬送ロールは、現像剤を
ドナーロールへと搬送する。搬送ロールの表面速度がド
ナーロールの表面速度の少なくとも２倍になるよう搬送
ロールとドナーロールを回転するための手段が設けられ
ている。現像剤の一部が搬送ロールからドナーロールへ
転移するのを助けるために、ドナーロールと搬送ロール
間に交流電界を印加する手段が設けられている。
【０００８】本発明の別の態様によれば、移動する光導
電性部材上に記録された静電潜像を現像するための装置
が提供される。その装置は、供給現像剤を貯蔵するため
に設けられたチャンバーを形成するハウジングを備える
。少なくともハウジングのチャンバー内の一部に設けら
れているドナーロールは、光導電性部材上に記録された
静電潜像を現像するために現像剤を光導電性部材へと搬
送する。ハウジングのチャンバー内に設けられ、ドナー
ロールに近接した位置にある搬送ロールは、現像剤をド
ナーロールへと搬送する。搬送ロールの表面速度がドナ
ーロールの表面速度の少なくとも２倍になるよう搬送ロ
ールとドナーロールを回転するための手段が設けられて
いる。現像剤の一部が搬送ロールからドナーロールへ転
移するのを助けるためにドナーロールと搬送ロール間に
交流電界を印加する手段が設けられている。
【０００９】図１は、本発明の特徴を有する現像装置を
備えた電子写真印刷装置を示す概略正面図である。図２
は、図１の印刷装置に使用される現像装置を示す概略正
面図である。図３は、搬送ロールとドナーロール間に印
加された電圧に対して、数回通過後に磁気ロールからド
ナーロールへ転移したトナー量を示す２つのカーブであ
る。図４は、搬送ロールとドナーロール間に印加された
電圧に対して、１回通過後のドナーロールへ転移したト
ナー量を、数回通過後にドナーロールへ転移したトナー
量で割ったものを示す。
【００１０】まず、第１図には本発明の現像装置を備え
た電子写真印刷装置が示されている。印刷装置は、導電
性基板１４上に光導電性表面層１２を有するベルト状の
感光体１０を有する。好適には、表面１２はセレン合金
から形成される。基板１４は、好適には電気的に接地さ
れたアルミニウム合金から形成される。ベルトは、ロー
ル１８、２０及び２２によって形成されるパスに沿って
モータ２４によって駆動され、図に矢印１６で示されて
いるように反時計方向へ移動する。まず、ベルト１０の
一部は帯電ステーションＡを通過する。帯電ステーショ
ンＡにおいて、コロナ発生装置２６は表面１２を比較的
高い実質的に均一な電位に帯電する。高圧電源２８は装
置２６に連結されている。帯電後、表面１２の帯電され
た部分は露光ステーションＢへ進む。
【００１１】露光ステーションＢにおいて、原稿３０は
透明プラテン３２上に下向きに置かれる。ランプ３４は
原稿３０に光を照射する。原稿３０から反射された光は
レンズ３６を通って伝達され、その光像を形成する。レ
ンズ３６は、光像を光導電性表面１２の帯電された部分
に結像し、光導電性表面上の電荷を選択的に消散させる
。これにより、原稿３０内に含まれる情報領域に対応す
る静電潜像が光導電性表面１２上に記録される。
【００１２】静電潜像が光導電性表面１２上に記録され
た後、ベルト１０は潜像を現像ステーションＣへと進行
させる。現像ステーションＣにおいて、現像システムは
光導電性表面上に記録された潜像を現像する。好適には
、現像システムはドナーロール４０と、ドナーロールと
光導電性ベルト間のギャップ内に位置する電極を含む。 電極４２は、ドナーロールと光導電性表面間のギャップ
内にトナークラウドを形成するためトナーをドナーロー
ルから引き離すようにドナーロール４０に対して電気的
にバイアスされている。潜像によって、トナー粒子はト
ナークラウドから誘引され、潜像上にトナー粉像を形成
する。ドナーロール４０は、現像ハウジング３８のチャ
ンバー内の少なくとも一部に設けられている。現像ハウ
ジング３８内のチャンバーは供給現像剤を貯蔵する。現
像剤は、トナー粒子が摩擦的に付着した磁気キャリヤ粒
子を少なくとも含む二成分現像剤である。当業者であれ
ば、磁気トナー粒子から成る一成分現像剤も使用できる
ことが分かるであろう。ハウジング３８のチャンバーの
内部に設けられた磁気ロールは、現像剤をドナーロール
へと搬送する。磁気ロールは、トナー粒子が磁気ロール
からドナーロールへ引きつけられるようにドナーロール
に対して電気的にバイアスされている。現像装置に関し
ては、図２を参照しながら以下さらに詳しく説明される
。
【００１３】引き続き図１を参照すると、静電潜像が現
像された後、ベルト１０は現像された像を転写ステーシ
ョンＤへと進行させる。転写ステーションＤにおいて、
コピーシート５４はロール５２及びガイド５６によって
搬送され、ベルト１０上の現像された像に接触する。ト
ナー像をベルト１０からシートへ誘引するようシートの
裏面にイオンを吹きつけるために、コロナ発生装置５８
が使用される。ベルトがロール１８の回りを回ると、シ
ートはトナー像を担持してベルトから分離する。
【００１４】転写後、シートは図示しないコンベヤによ
って定着ステーションＥへと搬送される。定着ステーシ
ョンＥは、熱定着ロール６４とバックアップロール６６
を有する。シートは、トナー粉像が定着ロール６４に接
した状態で定着ロール６４とバックアップロール６６間
を通過する。このように、トナー粉像はシートに永久定
着される。定着後、シートはシュート７０を通って排紙
トレイ７２へ進行し、シートはオペレータによって印刷
装置から取り出される。
【００１５】シートがベルト１０の光導電性表面１２か
ら分離された後、光導電性表面１２に付着する残留トナ
ー粒子は、光導電性表面１２に接触し、回転可能に設け
られた繊維状ブラシ７４によって表面から除去される。 清掃に続いて、次の画像形成サイクルのための帯電前に
、除電ランプ（図示せず）が光導電性表面１２を照射し
、残留する電荷を消散させる。
【００１６】前述の説明は、本発明の現像装置を備えた
電子写真印刷装置の通常動作を示すという本発明の目的
を十分達成していると信じられる。
【００１７】図２には、現像装置３８が詳細に示されて
いる。ハウジング３８は現像剤を貯蔵するためのチャン
バーを形成する。ハウジング３８の底部には、搬送ロー
ル４６の長さ方向に沿って現像剤を均一に分散させる水
平オーガが設けられている。このため、ロール４６の最
下部は、常に現像剤の中に浸漬されている。
【００１８】搬送ロール４６は、近接して間隔を開けて
設けられ、磁気コア４８の回りを矢印６０で示される方
向に回転するよう設計された、非磁性部材、好ましくは
アルミニウムから成るスリーブ５０を有する固定多極磁
石４８を有する。現像剤は磁気キャリヤ粒子を有するた
め、スリーブが固定磁界を通って回転することにより現
像剤はスリーブの外面に誘引される。ドクターブレード
６２は、スリーブ５０が搬送ロール４６とドナーロール
４０間のニップを回転通過するとき、スリーブ５０上に
付着して残っている現像剤の半径方向の深さを規制する
ために使用される。トナー粒子の薄層をニップ６８にお
いて搬送ロール４６からドナーロール４０の表面へ誘引
するため、ドナーロールは直流電源７６によって一定の
電圧に保たれている。ドナーロール４０全体か、少なく
ともドナーロールの周囲の層のどちらかは、好適には低
い導電性を有する物質である。その物質は、時間が経過
するにつれて電荷が蓄積するのを十分防止する程度に導
電性でなくてはならないが、その導電性は、ドナーロー
ルへの磁気ブラシのショートあるいはアークを防止する
ためブロッキング層を形成するのに十分な程度に低くな
ければならない。本発明の一つの好適な形態において、
ドナーロールは、半径方向の厚さが約５０ミクロンで、
導電性が約１０−１１　（Ωｃｍ）−１である陽極酸化
されたアルミニウムで表面を被覆されている。
【００１９】搬送ロール４６は、直流電源７８及び交流
電源８０によってバイアスされている。直流電界の効果
は、スリーブ５０への現像剤の誘引を高めることである
。ニップ６８において搬送ロールに沿って印加される交
流電界の効果は、トナー粒子のキャリヤ粒子への接着性
及び摩擦性結合を緩めることであると信じられる。
【００２０】トナー粒子のリロード効率の望ましいレベ
ルを達成するために、２００Ｖｒｍｓ　までの値が電源
８０の出力にとって十分であることが発見されている。 実際の値は経験的に調整される。理論的には、その値は
約４００Ｖｒｍｓ　の電圧までの値である。電源は約４
ｋＨｚの周波数である。周波数が低すぎると、即ち２０
０Ｈｚより低いと、縞がコピー上に現れる。高すぎると
、即ち１５ｋＨｚより高いと、作動はするが容量装荷損
失のため電子部品が高価になる。
【００２１】電極ワイヤ４１は、ベルト１０とドナーロ
ール４０間のスペースに設けられる。ドナーロールの長
手方向軸に実質的に平行な方向に伸びる一対の電極ワイ
ヤが示されている。電極ワイヤは、ドナーロール４０と
近接して間隔を開けて設けられている一つあるいは一つ
以上の細いタングステンワイヤ（直径５０から１００ミ
クロン）から成る。タングステンワイヤとドナーロール
間の距離は、約２５ミクロン即ちドナーロール上のトナ
ー層の厚さである。タングステンワイヤは、ドナーロー
ル上のトナー層の厚さによってドナーロールからの距離
が自動的に調整されるようになっている。この目的で、
ワイヤの両端は、ドナーロールを回転可能に支持する先
端支持ブロックの上部に支持されている。ワイヤの両端
は、トナー層を含むドナーロールの表面に対する接線よ
りもわずかに下方にくるように設けられている。このよ
うにワイヤを設けることによって、ワイヤはその自己間
隔調整のためロールの振れに影響されない。電極ワイヤ
には、交流電源から交流バイアスが印加される。印加さ
れた交流バイアスは、ワイヤとドナーロール間に交流電
界を形成する。この交流電界は、トナーをドナーロール
の表面から遊離させ、ワイヤの周囲にトナークラウドを
形成するのに有効である。トナークラウドの高さは、ト
ナークラウドがベルト１０に接触しない高さである。
【００２２】光導電性ベルト１０がドナーロール４０の
近辺を通過する領域において、固定シュー８２がベルト
の内面を支持する。ドナーロールに対するシューの位置
は、ドナーロールとベルト間にスペースを形成する。シ
ューの位置は調整可能であるが、ドナーロールと光導電
性ベルト間のスペースが約２５ｍｍになるよう設けられ
るのが好ましい。
【００２３】重要と思われる他の要因は、ドナーロール
４０の回転速度に対するスリーブ５０の回転速度である
。実際ドナーロールとスリーブの両方は、同じモータに
よって駆動されるが、駆動系には、スリーブ５０がドナ
ーロール４０よりも非常に速い表面速度で駆動されるよ
うにギヤ列が含まれている。搬送ロールとドナーロール
の速度の割合が３：１であると、特に有利であることが
見出されている。また、本発明のいくつかの実施例にお
いて相対速度は、さらに速くてもよい。他の実施例では
、速度割合は２：１と同じくらい低い。
【００２４】コア４８によって形成される磁界の性質は
、リロード効率に影響を与えることが見出されている。 特に、ニップ６８における磁界が比較的低い接線成分を
有するとき、効率は向上する。
【００２５】図３からわかるように、電源８０から供給
される交流バイアスの存在は、ロール間の電圧差の機能
として、ドナーロールへ転移した現像剤塊にほとんど影
響を与えない。カーブＢは、交流バイアスが印加されて
いない時に得られたものである。カーブＡは、１００Ｖ
ｒｍｓ　のバイアスが印加されたときに得られたもので
ある。交流バイアスは、長期間にわたるとわずかに影響
を及ぼすことがこれら２つのカーブ間のわずかな差から
理解される。
【００２６】しかしながら、図４は、このバイアスの印
加によってリロード効率が向上することを示している。 図４において、カーブＢは、交流バイアスが印加されて
いないときに得られたものである。カーブＡは、１００
Ｖｒｍｓ　のバイアスが印加されたときに得られた結果
を示す。これら２つのカーブ間の大きな差から、２つの
ロール間の直流バイアスとはほとんど独立して交流バイ
アスを存在させることにより、第１回目の通過時にドナ
ーロールへ転移するトナー量が、数回通過後にドナーロ
ールへ転移するトナーの総量中に高い割合で含まれるこ
とを示している。換言すれば、本発明は、感光体によっ
てドナーロールから除去されたトナーのほとんどが、ニ
ップ６８を１回通過することによりドナーロール上に戻
されることを保証することに成功した。これらのグラフ
は、電源７６及び７８からドナーロール及び搬送ロール
へ印加される直流電圧の相対値、また極性を変化させる
ことによって得られた。これらのカーブから、２つのロ
ール間の電圧差が３０〜４０Ｖのとき、リロード効率が
高くなり、数回通過後ドナーロールへ転移する現像剤量
も多くなることが理解される。また、この電位差を大き
くしても得られるものは少ないことが理解される。これ
は、特定のトナー及びニップ６８の摩耗の程度について
言えることである。他のトナー等では、ロール間の電圧
は５０から２００Ｖ間で変化させてもよい。ドナーロー
ル部材の性質によって、交流バイアス８０は約３００Ｖ
ｒｍｓ　まで上昇させてもよいが、好ましくは約２００
Ｖｒｍｓ　である。
【００２７】ドナーロール上のトナー量と、ドナーロー
ルと搬送ロール間のスペース（ＤＲＳ）との間には関係
があることが見出されている。トナー量は、しばしば「
圧縮パイル高さ」“ｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄ　ｐｉｌｅ　
ｈｅｉｇｈｔ”（ＣＰＨ）で表される。これは、トナー
が隙間なく詰まっているときの、即ちトナーが半径方向
に圧縮された後の、ドナーロール上のトナーの高さを表
す量である。好適には、ＣＰＨは約１．５ｍｍであり、
ＤＲＳは約１．５ｍｍである。ＣＰＨ：ＤＲＳは２：３
であるのが最適である。トナーの量が多いとトナーは押
し戻され、少ないとトナー消費後１回目の通過時に光導
電性ベルトへ転移するトナー量が減少する。
【００２８】電子写真印刷装置について説明してきたが
、当業者であれば、本発明の特徴がイオノグラフィック
印刷装置にも使用されることが理解されるであろう。 イオノグラフィック印刷装置において、静電潜像はイオ
ンの選択放射によって電子感応体上に記録される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の特徴を有する現像装置を備えた電子写
真印刷装置を示す概略正面図である。
【図２】図１の印刷装置に使用される現像装置を示す概
略正面図である。
【図３】搬送ロールとドナーロール間に印加された電圧
に対して、数回通過後に磁気ロールからドナーロールへ
転移したトナー量を示す２つのカーブである。
【図４】搬送ロールとドナーロール間に印加された電圧
に対して、１回通過後のドナーロールへ転移したトナー
量を、数回通過後にドナーロールへ転移したトナー量で
割ったものを示すグラフである。
【符号の説明】
１０　　感光体（光導電性ベルト） １２　　表面 １４　　導電性基板 １８，２０，２２　　ロール ２４　　モータ ２６　　コロナ発生装置 ２８　　高圧電源 ３０　　原稿 ３２　　透明プラテン ３４　　ランプ ３６　　レンズ ３８　　現像ハウジング ４０　　ドナーロール ４１　　電極ワイヤ ４２　　電極 ４６　　搬送ロール ４８　　磁気コア ５０　　スリーブ ５２　　ロール ５４　　コピーシート ５６　　ガイド ５８　　コロナ発生装置 ６４　　熱定着ロール ６６　　バックアップロール ６８　　ニップ ７０　　シュート ７２　　排紙トレイ ７４　　ブラシ ７６，７８　　直流電源 ８０　　交流電源

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　次のものからなる、潜像を現像するた
    めの装置；供給現像剤を貯蔵するためのチャンバーを形
    成するハウジング；現像剤を潜像へと搬送するため前記
    ハウジングのチャンバー内の少なくとも一部に設けられ
    たドナーロール；現像剤を前記ドナーロールへと搬送す
    るために、前記ドナーロールに隣接するよう前記ハウジ
    ングのチャンバー内に設けられた搬送ロール；前記搬送
    ロールの表面速度が前記ドナーロールの表面速度の少な
    くとも２倍になるように前記搬送ロールを回転させる手
    段；及び少なくとも現像剤の一部を前記搬送ロールから
    前記ドナーロールへ転移することを助けるために前記ド
    ナーロールと前記搬送ロール間に交流電界を印加する手
    段。
  2. 【請求項２】　　現像剤はトナー粒子を含むことを特徴
    とする請求項１に記載の装置。
  3. 【請求項３】　　現像剤はトナー粒子が付着したキャリ
    ヤ粒子を含み、前記搬送ロールから前記ドナーロールへ
    転移している現像剤の一部がトナー粒子であることを特
    徴とする請求項１に記載の装置。
  4. 【請求項４】　　潜像と前記ドナー部材間のスペースに
    位置し、前記ドナー部材と近接して設けられ、電極と潜
    像の間のスペースにトナークラウドを形成するようにド
    ナー部材からトナー粒子を引き離し、トナークラウドか
    ら引き離されたトナー粒子が潜像を現像するように電気
    的にバイアスされた電極部材を有することを特徴とする
    請求項２または３に記載の装置。
  5. 【請求項５】　　前記電極部材は複数の、直径の小さな
    ワイヤを有することを特徴とする請求項４に記載の装置
    。
  6. 【請求項６】　　前記ドナーロールと前記搬送ロール間
    の最小間隔に対する前記ドナーロール上の現像剤層の高
    さの割合は約２：３であることを特徴とする請求項１に
    記載の装置。
  7. 【請求項７】　　前記回転手段は、前記ドナーロールの
    表面速度に対する前記搬送ロールの表面速度の割合が５
    ：１より小さくなるように前記搬送ロールと前記ドナー
    ロールを回転させることを特徴とする請求項１に記載の
    装置。
  8. 【請求項８】　　前記回転手段は、前記ドナーロールの
    表面速度に対する前記搬送ロールの表面速度の割合が好
    ましくは３：１となるように前記搬送ロールと前記ドナ
    ーロールを回転させることを特徴とする請求項８に記載
    の装置。
JP3047958A 1990-03-19 1991-03-13 潜像を現像するための装置 Pending JPH04220667A (ja)

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