JP2001305862A - 現像方法および現像装置 - Google Patents
現像方法および現像装置Info
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Abstract
定して現像剤担持体上に現像剤を供給し、安定した画像
を供給できる現像方法及び現像装置を提供すること。 【解決手段】 内部に固定された磁石体を有し、表面上
に現像剤を担持しつつ回転する現像剤担持体と、前記磁
石体に対向して該現像剤担持体に担持された現像剤の量
を規制する剛性または剛性かつ磁性を有する材料からな
る現像剤量規制体とを備えた現像装置を用い、磁性キャ
リアとトナーよりなる二成分系現像剤で静電潜像の現像
を行なう現像方法において、現像剤用キャリアの重量平
均粒径が20〜60μmであるとともに、該現像スリー
ブの表面粗さRzが、10〜30μmであることを特徴
とする現像方法。
Description
電子写真装置、詳しくは乾式2成分現像剤を用いる現像
方法及び現像装置に関する。
は、磁性キャリアとトナーとからなる2成分現像剤を用
いた磁気ブラシ現像方式などが採用されている。この方
式による現像装置は、通常、内部に複数の磁極を有する
磁石体からなるマグネットローラを備え、回転可能に支
持された円筒状の現像剤担持体である現像スリーブを有
し、この現像スリーブ表面にトナーを付着させた磁性キ
ャリアを保持し現像領域に搬送して現像を行なうもので
ある。一方、磁性キャリアを用いることなく磁性トナー
もしくは非磁性トナーのみを用いて現像を行なう1成分
現像方式も採用されており、細部の構造、トナーの帯電
手段等が2成分現像方式と異なるものの、現像スリーブ
表面にトナーを保持し現像領域に搬送して現像を行なう
点は共通している。
像方式では例えば特公昭64−12386号公報などに
見られるように、現像スリーブの表面粗さを粗くするこ
とにより、トナーの搬送性を改善して画像品質を向上さ
せるという提案がなされている。また、2成分現像方式
でも、特開平5−19632号公報に記載の如く、現像
スリーブの表面粗さを粗くすることにより、トナーの搬
送性を改善する方法が提案されている。
を前提としており、棒状の現像剤量規制体を用いること
によって、現像剤担持体に現像剤を一定に規制する方法
であり、剛性または剛性かつ磁性を有する材料からなる
現像剤量規制体を用いる接触現像方式においては、現像
剤担持体上へ十分な現像剤を供給するには問題がある。
特に、最近の高画質化、小型化においてキャリアは自ず
と小粒径化する必要がある。しかし、キャリアは小粒径
化されるほど流動性が悪くなる傾向があり、このような
現像剤を用いる場合に上記方法では、現像剤を安定して
現像領域へ搬送することに問題がある。
事情に基づいてなされたものであり、その目的は、小粒
径キャリアを用いる場合であっても、安定して現像剤担
持体上に現像剤を供給し、安定した画像を供給できる現
像方法及び現像装置を提供することにある。
題を解決すべく、現像剤の粒径や現像スリーブの表面粗
さRzと現像剤の搬送性の関係を鋭意検討した結果、キ
ャリア粒径と現像スリーブが特定の関係にある場合に、
安定して現像剤担持体上に現像剤を供給できることを見
出し、本発明を完成するにいたった。
「内部に固定された磁石体を有し、表面上に現像剤を担
持しつつ回転する現像剤担持体と、前記磁石体に対向し
て該現像剤担持体に担持された現像剤の量を規制する剛
性または剛性かつ磁性を有する材料からなる現像剤量規
制体とを備えた現像装置を用い、磁性キャリアとトナー
よりなる二成分系現像剤で静電潜像の現像を行なう現像
方法において、現像剤用キャリアの重量平均粒径が20
〜60μmであるとともに、該現像スリーブの表面粗さ
Rzが、10〜30μmであることを特徴とする現像方
法」、(2)「現像スリーブがサンドブラスト加工によ
り、表面加工されたものであることを特徴とする前記
(1)項に記載の現像方法」、(3)「現像剤用キャリ
アの重量平均粒径(D)と表面粗さ(Rz)との比(D
/Rz)が2≦D/Rz≦3であることを特徴とする前
記第(1)項に記載の現像方法」、(4)「内部に固定
された磁石体を有し、表面上に現像剤を担持しつつ回転
する現像剤担持体と、前記磁石体に対向して該現像剤担
持体に担持された現像剤の量を規制する剛性または剛性
かつ磁性を有する材料からなる現像剤量規制体とを備
え、磁性キャリアとトナーよりなる二成分系現像剤で静
電潜像の現像を行なう現像装置において、現像剤用キャ
リアの重量平均粒径が20〜60μmであるとともに、
該現像スリーブの表面粗さRzが、10〜30μmであ
ることを特徴とする現像装置」、(5)「現像スリーブ
がサンドブラスト加工により、表面加工されたものであ
ることを特徴とする前記第(4)項に記載の現像装置」
によって達成される。
石体を有し、表面上に現像剤を担持しつつ回転する現像
剤担持体と、前記磁石体に対向して該現像剤担持体に担
持された現像剤の量を規制する剛性または剛性かつ磁性
を有する材料からなる現像剤量規制体とを備えた現像装
置を用いて行なう二成分接触現像方法である。
置について説明する。図1は、本発明に用いられる現像
装置の一例の断面図を示すものである。ここで、(1)
は矢印方向に回転し、表面に有機光導電体等の感光層を
有し、図示していないが、帯電器、露光装置によって表
面に静電潜像を形成させる感光体ドラムである。(4)
は現像剤担持体である現像スリーブである。(5)は、
現像スリーブ(4)の内部に固定して設けられ、複数の
(N),(S)磁極を周方向に有するマグネットローラ
(磁気ローラ)であり、この現像スリーブ(4)とマグ
ネットローラ(5)により現像剤を担持し、現像スリー
ブ(4)は固定したマグネットローラ(5)に対して感
光体と同一方向に回転し、現像剤を搬送する。また、マ
グネットローラ(5)の(N),(S)磁極は、適当な
磁束密度に磁化されており、その磁力によって現像剤よ
りなる磁気ブラシを形成する。(6)は磁気ブラシの高
さ、量を規制するための規制体である。図中、符号
(1)は感光体ドラム、(2)は現像スリーブ収納部、
(3)は現像剤、(3a)はトナー、(4)は現像スリ
ーブ、(5)はマグネットローラ、(6)は規制体、
(7)はドクタ前ヒサシ、(7a)は仕切板、(8)は
トナーホッパ、(8a)はトナー補給開口部、(9)は
供給ローラ、(12)は現像領域、Aは現像剤供給室を
表わす。
転する供給ローラ(9)により、キャリアと十分攪拌混
合されて摩擦帯電が行なわれると共に、現像スリーブ収
納部(2)に送られる。現像スリーブ(4)と感光体ド
ラム(1)の表面距離を所定の間隔(例えば0.7m
m)に設定し、感光体ドラム(1)の静電潜像を現像す
る場合、現像スリーブ(4)の表面に形成された磁気ブ
ラシは、現像スリーブ(4)の回転に伴って磁束密度の
変化により振動しながら現像スリーブ(4)と共に移動
し、現像領域(12)の間隙を円滑に通過しながら、ト
ナーにより静電潜像を現像する。このとき、現像を好適
に行なうべく、現像スリーブ(4)と感光体ドラム
(1)の基体との間にバイアス電圧を印加してもよい。
現像装置において、重量平均粒径が20〜60μmの磁
性キャリアを用いると共に、現像スリーブの表面粗さ
(Rz)が10〜30μmの条件を満たすものであり、
好ましくは表面粗さRzが10〜20μmを満たすもの
である。表面粗さRzが10μm未満であると、現像剤
の現像領域への搬送不良が発生する。また、30μm以
上であると現像剤の供給性には問題はないが、キャリア
割れ又は樹脂コートキャリアの場合は、被覆樹脂の剥が
れ等が発生しやすくなり現像剤の寿命の低下につながり
好ましくない。
例えば小坂研究所製、サーフコーダーSE−30Hによ
り測定できる。なおこの十点平均粗さは、固体表面の微
細な凹凸の深さをよく反映するものである。また、用い
られる現像スリーブの材質としては、通常の現像装置に
用いられるものであれば特に限定されることなく、ステ
ンレス鋼、アルミニウム、セラミックス等の非磁性材料
や、更にこれらにコーティング等したものなどが用いら
れる。また、現像スリーブの形状も特に限定されること
はない。
Rzを上記の範囲に調整するには、例えばサンドブラス
ト加工、溝加工、研削加工、サンドペーパー法、インデ
ックスセーバー加工などを用いればよいが、次の点から
サンドブラスト加工が好ましい。即ち、サンドブラスト
加工は操作が簡易で加工の効率もよく、更にランダムに
表面加工(粗化)が行なわれるため、全ての方向に対す
るトナーと現像スリーブの摩擦抵抗が等しく改善される
と考えられる。
粒径が、20μm以下であると現像剤の流動性が極端に
悪化し、現像部への負荷の増大によるトナースペントの
ため、剤寿命の低下が顕著となる。また、60μm以上
のキャリアでは、現像剤の搬送不良のような問題が顕著
には生じないので、特に表面粗さを大きくする必要がな
い。
ャリアの重量平均粒径(D)と表面粗さ(Rz)との比
(D/Rz)が2≦D/Rz≦3とすることが有効であ
る。すなわち、D/Rzが2以下になると搬送性は全く
問題ないが、キャリアへのストレスが大きくなり、キャ
リア被覆樹脂の剥がれ又はキャリアスペントが発生しや
すくなる。また、D/Rzが3を超えるとトナー濃度が
高くなりすぎたり、Q/Mが大きくなりすぎたときに若
干搬送性不良が発生する。
説明する。本発明の静電潜像現像用キャリアと共に現像
剤を構成するトナーとしては、従来公知の方法で製造さ
れたものを使用できる。具体的には、バインダー樹脂、
着色剤及び極性制御剤よりなる混合物を熱ロールミルで
溶融混練した後、冷却固化せしめ、これを粉砕分級して
得られる。具体的には、バインダー樹脂、着色剤、荷電
制御剤、必要に応じて任意の添加物などから構成され
る。
のものがすべて使用できる。例えば、ポリスチレン、ポ
リ−p−スチレン、ポリビニルトルエン等のスチレン及
びその置換体の単重合体、スチレン−p−クロルスチレ
ン共重合体、スチレン−プロピレン共重合体、スチレン
−ビニルトルエン共重合体、スチレン−アクリル酸メチ
ル重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチ
レン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−メタクリ
ル酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸エチル共
重合体、スチレン−メタクリル酸ブチル共重合体、スチ
レン−α−クロルメタクリル酸メチル共重合体、スチレ
ン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ビニルメチ
ルエーテル共重合体、スチレン−ビニルメチルケトン共
重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−イ
ソプレン共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、ス
チレン−マレイン酸エステル共重合体等のスチレン系共
重合体、ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタク
リレート、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリエチ
レン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリウレタン、
ポリアミド、エポキシ樹脂、ポリビニルブチラール、ポ
リアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹
脂、フェノール樹脂、脂肪族炭化水素樹脂、芳香族系石
油樹脂、塩素化パラフィン、パラフィンワックスなど
が、単独あるいは混合して使用できる。
て従来より公知のものでよく、例えばモノアゾ染料の金
属錯塩、ニトロフミン酸及びその塩、サリチル酸、ナフ
トエ酸、ジカルボン酸のCo、Cr、Fe等の金属錯体
アミノ化合物、第4級アンモニウム化合物、有機染料等
がある。トナーに使用される極性制御剤の使用量は、バ
インダー樹脂の種類、必要に応じて使用される添加剤の
有無、分散方法を含めたトナー製造方法によって決定さ
れるもので、一義的に限定されるものではないが、好ま
しくはバインダー樹脂100重量部に対して、0.1〜
20重量部の範囲で用いられる。0.1重量部未満で
は、トナーの帯電量が不足し実用的でない。また、20
重量部を越える場合にはトナーの帯電量が大きすぎ、キ
ャリアとの静電的吸引力の増大のため、現像剤の流動性
低下や、画像濃度の低下を招く。
は、例えば、カーボンブラック、アニリンブラック、フ
ァーネスブラック、ランプブラック等が使用できる。シ
アンの着色剤としては、例えば、フタロシアニンブル
ー、メチレンブルー、ビクトリアブルー、メチルバイオ
レット、アニリンブルー、ウルトラマリンブルー等が使
用できる。マゼンタの着色剤としては、例えば、ローダ
ミン6Gレーキ、ジメチルキナクリドン、ウォッチング
レッド、ローズベンガル、ローダミンB、アリザリンレ
ーキ等が使用できる。イエローの着色剤としては、例え
ば、クロムイエロー、ベンジジンイエロー、ハンザイエ
ロー、ナフトールイエロー、モリブデンオレンジ、キノ
リンイエロー、タートラジン等が使用できる。
トナーとしても使用し得る。磁性トナー中に含まれる磁
性材料としては、マグネタイト、ヘマタイト、フェライ
ト等の酸化鉄、鉄、コバルト、ニッケルのような金属あ
るいはこれらの金属とアルミニウム、コバルト、銅、
鉛、マグネシウム、スズ、亜鉛、アンチモン、ベリリウ
ム、ビスマス、カドミウム、カルシウム、マンガン、セ
レン、チタン、タングステン、バナジウムのような金属
の合金及びその混合物などが挙げられる。これらの強磁
性体は平均粒径が0.1〜2μm程度のものが望まし
く、トナー中に含有させる量としては樹脂成分100重
量部に対し約20〜200重量部、特に好ましくは樹脂
成分100重量部に対し40〜150重量部である。
酸化セリウム、酸化ケイ素、酸化チタン、炭化ケイ素等
の無機微粉体がある。この中でも特にコロイダルシリカ
が好ましい。
えば鉄粉、フェライト粉、ニッケル粉の如き磁性を有す
る粉体及びその表面を樹脂等で処理したものなどがあげ
られる。本発明に用いられるトナーの摩擦帯電性をより
安定化させ、潜像を忠実に現像させるために本発明に用
いられるキャリアは樹脂及び/またはシリコーン化合物
で被覆してあることが好ましい。これによって、トナー
の荷電制御を目的として行なうこともできる。キャリア
の被覆層を形成するための樹脂としては、例えばシリコ
ーン系化合物、フッ素系樹脂等を好ましく用いることが
できる。
系樹脂としては、例えば、ポリフッ化ビニル、ポリフッ
化ビニリデン、ポリトリフルオロエチレン、ポリトリフ
ルオルクロルエチレンのようなパーフルオロポリマー、
ポリテトラフルオロエチレン、ポリパーフルオルプロピ
レン、フッ化ビニリデンとアクリル単量体との共重合
体、フッ化ビニリデンとトリフルオルクロルエチレンと
の共重合体、テトラフルオロエチレンとヘキサフルオロ
プロピレンとの共重合体、フッ化ビニルとフッ化ビニリ
デンとの共重合体、フッ化ビニリデンとテトラフルオロ
エチレンとの共重合体、フッ化ビニリデンとヘキサフル
オロプロピレンとの共重合体、テトラフルオロエチレン
とフッ化ビニリデン及び非フッ素化単量体のターポリマ
ーのようなフルオロターポリマー等が好ましく用いられ
る。キャリアの被覆層の形成においては、上記の如きフ
ッ素系樹脂をそれぞれ単独で用いてもよいし、あるいは
これらをブレンドしたものを用いてもよい。また、これ
らにさらにその他の重合体をブレンドしたものを用いて
もよい。
シリコン系化合物としては、ポリシロキサン、例えばジ
メチルポリシロキサン、フェニルメチルポリシロキサン
等が全て用いられ、また、アルキド変性シリコン、エポ
キシ変性シリコン、ポリエステル変性シリコン、ウレタ
ン変性シリコン、アクリル変性シリコン等の変性樹脂も
使用可能である。また、変性形態として、ブロック共重
合体、グラフト共重合体、くし形グラフトポリシロキサ
ン等いずれも使用可能である。
上記樹脂を浸漬法あるいは流動床法等により磁性粒子に
噴霧する方法等がとられる。
としては、例えば表面酸化または未酸化の鉄、ニッケ
ル、コバルト、マンガン、クロム、希土類等の金属及び
それらの合金または酸化物などが使用できるが、好まし
くは金属酸化物より好ましくはフェライト粒子が使用で
きる。またその製造方法としては、特別な制約はない。
本発明のキャリア並びにトナーの使用量としては、トナ
ー粒子がキャリア粒子のキャリア表面に付着して、その
表面積の30〜90%を占める程度に両粒子を混合する
のが好ましい。
に挙げて本発明をより詳細に説明する。 (トナーの製造) スチレン−アクリル樹脂(三洋化成社製、ハイマー75) 85部 カーボンブラック(三菱化学社製、#44) 8部 含金属アゾ染料(オリエント化学社製、ボントロンS−34) 2部 カルナウバワックス(セラリカ野田社製、WA−03) 5部 上記処方の混合物を140℃の熱ロールで溶融混練した
後、冷却固化せしめ、これをジェットミルで粉砕し、分
級して平均粒径8.0μmのトナーを得た。
・ダウコーニングシリコーン製SR−2411)100
gにトルエン100gを加えてコート液とした。この溶
液をキャリア芯材(平均粒径60μmCu−Znフェラ
イト)1kgに流動床コーティング法によりスプレー塗
布後、約5分間乾燥させ、200℃にて1時間加熱し、
冷却後篩にて篩い、本発明のキャリアを製造した。キャ
リアの平均粒径を変更してコーティングするときは、膜
厚を一定にするために表面積換算してシリコーン樹脂量
を調整する。
した。
を用いて、実験例1〜9のキャリア及び現像スリーブに
て、現像剤の搬送性を評価した。次に、A4、6%チャ
ートを用いて30枚連続コピーを取った後のキャリアの
表面状態をSEMにて観察し、膜剥がれの状態及びスペ
ントの状態を評価した。
の画像のベタの埋まり具合(均一性)を評価する。現像
剤の搬送がうまくいかないと、ベタが薄くなったり穂跡
画像が発生したりする。
なように、本発明のキャリア粒径を20μm以上、現像
スリーブの表面粗さを10〜30μmにすることにより
現像剤の搬送性、キャリア膜剥がれ、スペントが良好と
なり、またサンドブラスト加工することにより一層の効
果が得られ、2≦D/Rz≦3にすることにより、現像
剤の搬送性とキャリアへのダメージの両立が容易になる
という極めて優れた効果を奏するものである。
示した図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 内部に固定された磁石体を有し、表面上
に現像剤を担持しつつ回転する現像剤担持体と、前記磁
石体に対向して該現像剤担持体に担持された現像剤の量
を規制する剛性または剛性かつ磁性を有する材料からな
る現像剤量規制体とを備えた現像装置を用い、磁性キャ
リアとトナーよりなる二成分系現像剤で静電潜像の現像
を行なう現像方法において、現像剤用キャリアの重量平
均粒径が20〜60μmであるとともに、該現像スリー
ブの表面粗さRzが、10〜30μmであることを特徴
とする現像方法。 - 【請求項2】 現像スリーブがサンドブラスト加工によ
り、表面加工されたものであることを特徴とする請求項
1に記載の現像方法。 - 【請求項3】 現像剤用キャリアの重量平均粒径(D)
と表面粗さ(Rz)との比(D/Rz)が2≦D/Rz
≦3であることを特徴とする請求項1に記載の現像方
法。 - 【請求項4】 内部に固定された磁石体を有し、表面上
に現像剤を担持しつつ回転する現像剤担持体と、前記磁
石体に対向して該現像剤担持体に担持された現像剤の量
を規制する剛性または剛性かつ磁性を有する材料からな
る現像剤量規制体とを備え、磁性キャリアとトナーより
なる二成分系現像剤で静電潜像の現像を行なう現像装置
において、現像剤用キャリアの重量平均粒径が20〜6
0μmであるとともに、該現像スリーブの表面粗さRz
が、10〜30μmであることを特徴とする現像装置。 - 【請求項5】 現像スリーブがサンドブラスト加工によ
り、表面加工されたものであることを特徴とする請求項
4に記載の現像装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000123179A JP2001305862A (ja) | 2000-04-24 | 2000-04-24 | 現像方法および現像装置 |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7095971B2 (en) | 2002-02-01 | 2006-08-22 | Ricoh Company, Ltd. | Developing method and apparatus using two-ingredient developer with prescribed coating of particles and resin |
JP2007108666A (ja) * | 2005-09-16 | 2007-04-26 | Ricoh Co Ltd | 現像ローラ、現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置 |
US7356295B2 (en) | 2005-02-14 | 2008-04-08 | Ricoh Co., Ltd. | Developer-carrying member having improved transportability, a developing unit, a process cartridge and an image forming apparatus |
-
2000
- 2000-04-24 JP JP2000123179A patent/JP2001305862A/ja active Pending
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