JP2006003602A - 現像方法、現像装置及び画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】現像剤を混合撹拌しながら搬送する現像剤搬送経路を有し、内部に磁石ローラ57を固定保持して回転駆動する現像スリーブ54によって感光体4上の静電潜像にトナー像を顕像化する現像方法であって、現像スリーブ54に対向して、内部に磁石ローラ71を固定保持して回転駆動する現像剤規制ローラ72を配置して現像スリーブ54上の現像剤量を規制することを特徴とする。
【選択図】図3
Description
しかし、特に2成分現像剤を用いた場合には、現像剤担持体上の現像剤の量を適正化するために設けられた、一般的には板状のブレードである現像剤規制部材から受ける繰り返しストレスによって、トナー表面の外添剤がトナー内部に埋没あるいは表面から離脱したり、キャリア表面にトナー成分が固着(スペント)するなどの不具合を生じてしまう。
上記不具合のうち、トナーの外添剤が埋没もしくは離脱してしまい、トナー表面に外添剤が存在しなくなった場合には、トナーとキャリアとの間の非静電的付着力が増大し、キャリアに強固に付着してしまうために現像剤としての現像能力に安定性を欠いてしまうという問題がある。
また、上記した繰り返しストレスを受けている間に、キャリア表面にトナー成分が固着してしまった場合には、キャリアのトナーへの帯電付与能力が低下してしまうために、トナーが所定の帯電量を得ることが困難になり、結果として地汚れ、トナー飛散を引き起こしてしまう原因となってしまうため好ましくない。
上記不具合を解消するために、例えば、特許文献1では、現像剤担持体内部に配置された磁極を挟むように二つの層厚規制部材を設けることによって、規制部材と現像剤担持体間の間隙を広くして現像剤へのストレスを低減することが提案されている。
しかし、この方法で規制部材と担持体間の間隙を広くすることはできても、現像剤は担持体に汲み上げられた後、現像領域に搬送されるまでに規制部材から2度のストレスを受けることになり、結果的にストレスを低減するには至っていない。
請求項2に記載の本発明は、現像剤担持体と、現像剤規制ローラ内部の磁極とが、互いに異なる極性を持って対向するように設置することを特徴とする請求項1に記載の現像方法である。
請求項3に記載の本発明は、現像剤担持体と現像剤規制ローラとが電位差を有することを特徴とする請求項1または2に記載の現像方法である。
請求項5に記載の本発明は、現像剤規制ローラが保持する現像剤の一部を廃棄する経路を有し、現像装置に設けられた現像剤あるいはキャリア補給装置から、廃棄された現像剤量に見合った量の現像剤もしくはキャリアを随時補給することを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の現像方法である。
請求項6に記載の本発明は、現像剤規制ローラに対向して導電性部材を設け、導電性部材に電圧を印加することによって、現像剤規制ローラと導電性部材の間を通過する現像剤中のトナーを導電性部材に移動させることを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の現像方法である。
請求項8に記載の本発明は、現像剤担持体と、現像剤規制ローラ内部の磁極とが、互いに異なる極性を持って対向するように設置することを特徴とする請求項7に記載の現像装置である。
請求項9に記載の本発明は、現像剤担持体と現像剤規制ローラとが電位差を有することを特徴とする請求項7または8に記載の現像装置である。
請求項10に記載の本発明は、現像剤担持体にかかる現像バイアスの直流成分の電圧をVbとするとき、現像剤規制ローラに印加する電圧Vsの値を、Vb>Vsとし、感光体上地肌汚れ量に応じて印加電圧を可変にすることを特徴とする請求項7ないし9のいずれかに記載の現像装置である。
請求項11に記載の本発明は、現像剤規制ローラが保持する現像剤の一部を廃棄する経路を有し、現像装置に設けられた現像剤あるいはキャリア補給装置から、廃棄された現像剤量に見合った量の現像剤もしくはキャリアを随時補給することを特徴とする請求項7ないし10のいずれかに記載の現像装置である。
請求項12に記載の本発明は、現像剤規制ローラに対向して導電性部材を設け、導電性部材に電圧を印加することによって、現像剤規制ローラと導電性部材の間を通過する現像剤中のトナーを導電性部材に移動させることを特徴とする請求項7ないし10のいずれかに記載の現像装置である。
請求項14に記載の本発明は、請求項13に記載の画像形成装置において、前記現像手段は、請求項8ないし12のいずれかに記載の現像装置であることを特徴とする画像形成装置である。
感光体ユニット2Y、2M、2C、2Kは、像担持体としてのドラム状の感光体4Y、4M、4C、4Kを有し、各感光体の表面が転写ベルト3と接触するように、同ベルトの上方に配設されている。感光体ユニット2Y、2M、2C、2Kの配列は、感光体ユニット2Yを給紙側とし、感光体ユニット2Kが定着装置9側に位置するように4Y、4M、4C、4Kの順となっている。感光体4Y、4M、4C、4Kとしては、ベルト状の感光体等を用いてもよい。
感光体ユニット2Y、2M、2C、2Kの上方には露光手段としての書き込み装置6が配置され、感光体ユニット2Y、2M、2C、2Kの下方には両面ユニット7が配置されている。両面ユニット7の下方には、サイズの異なる転写材Pが収納可能な給紙カセット13、14が配設されている。装置本体1の左方には反転ユニット8が配置され、装置本体1の右側には手差しトレイ15が矢印B方向に開閉可能に設けられている。転写ベルト3と反転ユニット8との間には定着装置9が配置されている。定着装置9の転写材搬送方向下流側には反転搬送路10が分岐して形成され、シート状の転写材Pを反転搬送路10に配置された排紙ローラ11によって装置上部に設けられた排紙トレイ12に案内している。
回転多面鏡からのY用レーザ光及びM用レーザ光は2層の図示しないfθレンズを通る。このfθレンズからのY用レーザ光は、ミラーで反射されて図示しない長尺WTLを通過した後にミラーを介して感光体ユニット2Yの感光体4Yに照射される。fθレンズからのM用レーザ光は、ミラーで反射されて長尺WTLを通過した後にミラーを介して感光体ユニット2Mの感光体4Mに照射される。
回転多面鏡からのC用レーザ光及びK用レーザ光は2層のfθレンズを通る。このfθレンズからのC用レーザ光は、ミラーで反射されて長尺WTLを通過した後にミラーを介して感光体ユニット2Cの感光体4Cに照射される。fθレンズからのK用レーザ光は、ミラーで反射されて長尺WTLを通過した後にミラーを介して感光体ユニット2Kの感光体4Kに照射される。
反転ユニット8は、複数の搬送ローラと、複数の搬送ガイド板とからなり、両面画像形成モード時に片面画像形成後の転写材を、その表裏を反転させて両面ユニット7へ送り出す機能や、画像形成後の転写材をそのままの向きで機外へ排出する機能、画像形成後の転写材を、その表裏を反転させて機外へ排出する機能を備えている。給紙カセット13、14が配置されている給紙部には、給紙カセット13、14上の転写材Pを1枚ずつに分離して給紙する分離給紙部45、46が設けられている。転写ベルト3の内側には、転写手段としての転写ブラシ47、48、49、50が感光体4Y、4M、4C、4Kに対向するように設けられている。
給紙カセット13、14のうち選択された方の給紙カセットからは、1枚の転写材Pが分離されて、感光体ユニット2Yよりも給紙部側に配設されたレジストローラ51へ給紙される。本形態では、装置本体1の右方側部に手差しトレイ15が配置され、この手差しトレイ15からも転写材がレジストローラ51へ給紙可能とされている。レジストローラ51は、各転写材を感光体4Y、4M、4C、4K上のトナー像と先端が一致するタイミングで転写ベルト3上へ送り出す。送り出された転写材は、紙吸着ローラ52によって帯電される転写ベルト3に静電的に吸着されて各転写部へと搬送される。
画像形成装置において、両面画像形成モードが選択されているときには、転写材Pは、片面にトナー像が形成されて定着装置9でトナー像が定着された後に、反転ユニット8内の反転搬送路44内に送り込まれ、ここでスイッチバックされてから両面ユニット7に搬送され、そこから再給紙されて表面画像形成時と同様に裏面に画像が形成されて排出される。
以上の作像動作は、4色重ね合わせのフルカラーモードが図示しない操作部で選択されたときの動作であるが、3色重ね合わせのフルカラーモードが操作部で選択されたときにはKトナー像の形成が省略されてY、M、C3色のトナー像の重ね合わせによるフルカラー画像が転写材上に形成される。また、白黒画像形成モードが操作部で選択されたときには、Kトナー像の形成のみが行われて白黒画像が転写材上に形成される。
現像装置5Y、5M、5C、5Kは、トナー色だけが異なる以外は、同一構成となっているので、現像装置5Yを代表として、その構成を説明する。
図2において、現像装置5Yは、Yトナーとキャリアを有する2成分現像剤が収容された現像ケース53と、この現像ケース53内に配置され現像ケース53の開口部を介して感光体4Yと対向するように配置された現像剤担持体としての現像スリーブ54と、現像ケース53内に配置され、現像剤を攪拌しながら搬送する撹拌部材としての多条のスクリュー部材55、56とを備えている。
現像ケース53は、感光体4Yへの現像剤の供給側に位置する第1の空間部65と、供給口62から補給トナーの供給を受ける第2の空間部64側とに仕切り壁53Sによって分割されている。スクリュー部材56は空間部65に、スクリュー部材55は空間部64にそれぞれ配置され、現像ケース53に設けた図示しない軸受部材によって回転自在に支持されている。無論、現像スリーブ54も図示しない軸受部材を介して現像ケース53に回転自在に支持されている。現像スリーブ54は、図示しない駆動手段から回転駆動力が伝達されることで回転する。
仕切り壁53Sの一端と現像ケース53の内側面53aの間には、空間部65から空間部64へ現像剤を送る受け渡し部59が形成され、仕切り壁53Sの他端と現像ケース53の内側面53bの間には、空間部64から空間部65へ現像剤を送る受け渡し部58がそれぞれ形成されている。現像ケース53には、現像剤中のトナー濃度を検知して出力するトナー濃度検知手段として図示しないがTセンサが装着されている。
搬送スクリュー56は現像剤の一部を現像スリーブ54に供給し、現像スリーブ54はその現像剤を磁気的に担持して搬送する。感光体4Y上の静電潜像は、現像スリーブ54上のYトナーで現像されてYトナー像となる。
現像ケース53内の現像剤のトナー濃度(トナーとキャリアの割合)が所定の値となると、Yトナーがトナー補給口62から現像ケース53内の空間部64側に補給される。このYトナーはスクリュー部材55による撹拌で現像剤と混合される。
現像剤担持体は、非磁性の回転可能な現像スリーブ54と、その内部に固定設置されている磁石ローラ57とを備え、現像スリーブ54と潜像担持体4表面との間に所定の現像間隔を保ちながら、図示しない駆動源によって現像スリーブ54が図中矢印方向に回転駆動するようになっている。
磁石ローラ57は磁極が複数、必要に応じて適宜配列されている。本実施の形態では、潜像担持体に対向する部分に現像極S1が配置され、この現像極S1の回転方向上流側には現像剤搬送極N1、S2、及び現像剤汲み上げ極N3が配置されている。現像剤は、汲み上げ極N3によって現像スリーブ上に磁力によって汲み上げられた後、現像スリーブの回転とともに搬送極S2、N1の磁力を受けながら搬送され、現像極S1において磁気ブラシを形成し、潜像にトナーを付与した後に、さらにN2極とN3極の間に形成された磁力を有さない部分によって現像スリーブから離脱し、現像剤層へと戻って行く。ここで、現像剤担持体内の磁極数はいくつであっても良く、さらに多くの磁極を有する態様もあり得る。
また、本実施例においては、現像剤担持体の磁石ローラにおける現像剤搬送極S2に対向して、現像剤規制ローラ72が設けられている。現像剤規制ローラ72は、現像剤担持体同様、内部に固定された複数の磁極を有し、その周囲を非磁性のスリーブが図示しない駆動源によって回転駆動するよう設置されている。
現像剤担持体が保持して現像領域に搬送する量は、現像剤担持体内のS2極および、現像剤規制ローラ内のN11極の磁力、また、現像剤担持体と現像剤規制ローラ72との間隔によって変更可能である。現像剤規制ローラ72によって保持される余剰分の現像剤は、磁極S11、N12によって搬送され、N11極とN12極の間に形成された磁力を持たない部分から落ちて現像剤層へと戻る。現像剤規制ローラ72内の磁石ローラ71は、異なる磁極数でも可能であり、回転方向も現像剤担持体と同一回転方向に構成しても構わない。
一般的な現像剤規制部材(ブレード等)を使用した場合には、現像剤担持体との間に現像剤を通過させて余剰現像剤を削り落とすことによって現像剤層を形成する際に受ける現像剤ストレスは多大なものであるが、上記構成を用いれば、現像剤はストレスを受けることなく、現像剤担持体上に必要な量の現像剤層を形成することが可能となる。
さらに、逆帯電トナーによって起こる地肌汚れを防止するために、現像剤規制ローラに現像剤担持体にかかっている現像バイアスVbよりも大きい電圧Vsを印加することによって、この間に電界を形成することが好ましい。本実施例では負帯電性トナーを用いたが、この場合には逆帯電したトナーは電界中をマイナス方向に移動するので、Vbを−500Vに設定した場合には、Vsを−500V以上、−600Vもしくは−700Vに設定する。このように設定することによって、潜像担持体上の非画像部に付着してしまう逆帯電トナーを、現像剤が現像領域に搬送されてしまうのを未然に防止することが可能となる。
図7は、現像剤規制ローラ上の現像剤の一部を分離、廃棄する構成の現像装置を示す図である。図7に示すように、現像剤規制ローラ上の現像剤の一部を分離、廃棄し、廃棄された量と同量の現像剤あるいはキャリアを図示しない補給装置から随時補給することにより、現像剤を入れ換えていくことも可能である。この場合には、帯電不良トナーのみならず、長期間使用されて劣化したキャリアも交換されていくため、逆帯電あるいは弱帯電トナーが発生しにくくなるため、さらに好ましい。
本実施例では、図3に示した構成の現像装置を用い、以下に示す画像形成条件に設定した。
感光体径:90mm
感光体線速:125mm/sec
現像ローラ径:30mm
現像ローラ線速:180mm/sec
現像ギャップ:0.3mm
現像剤規制ローラ径:12mm
現像剤規制ローラ線速:240mm/sec
現像ローラ、現像剤規制ローラ間ギャップ:10mm
現像剤汲み上げ量:40mg/cm2
キャリア平均粒径:35μm
トナー平均粒径:6μm
トナー外添剤:シリカ、チタン添加剤をトナーに対して1.5重量%添加
上記した条件において、画像面積率5%のチャートを120000枚連続出力し、40000枚出力毎に地肌汚れIDを測定した。また、初期と連続出力後の、トナー飛散による機内の汚染具合を評価した。なお、地肌汚れIDは0.03以上でNGであり、トナー飛散に関しては、機内の汚れ具合を目視にて、◎:初期と変わらず、○:若干の汚れ、△:許容レベル、×:不可、として評価を行った。また、画像の粒状性についても連続画像出力前後で目視にて、◎:非常に良い、○:良い、△:可、×:不可として評価した。その結果を表1に示す。
本実施例においては、実施例1の構成において、現像ローラと現像剤規制ローラとの間に電位差を設けた。現像バイアスの直流ー500Vに対して、現像剤規制ローラには直流ー700Vの電圧を印加して、上記実施例1と同様、連続出力試験、評価を行った。その結果を表1に示す。
本実施例の構成を図7に示す。実施例2の構成において、現像剤規制ローラに対向して導電性部材81を設置し、直流―400Vの電圧を印加し、現像剤規制ローラ上の現像剤中トナーを導電性部材に移動させ、トナーの入れ換えを促進する構成とした。この構成において、実施例1と同様、連続出力試験、評価を行った。その結果を表1に示す。
本実施例の構成を図6に示す。本実施例では、現像剤規制ローラ上の現像剤を一部廃棄し、廃棄された量と同量の現像剤あるいはキャリアを図示しない補給装置から随時補給する構成とした。また、実施例2と同様に、現像ローラと現像剤規制ローラとの間に電位差を設けている。この構成において、実施例1と同様、連続出力試験、評価を行った。その結果を表1に示す。
本実施例の構成を図8に示す。図8は、板状の現像剤規制部材によって現像剤層を規定する構成の現像装置を示す図である。現像剤規制部材91と現像スリーブ54間のギャップを0.65mmに設定した。この構成において、実施例1と同様、連続出力試験、評価を行った。その結果を表1に示す。
実施例1では、経時において地肌汚れが悪化しているが、許容レベルである0.03以下をクリアしており、問題無い範囲であった。また、粒状性も試験後でも維持されていると共に、トナー飛散も問題無いレベルであった。
実施例2でも、経時において、地肌汚れが悪化する傾向は同じだが、実施例1に較べて改善されているといえる。また、粒状性、トナー飛散に関しても問題ないといえる。
実施例3、4では、地肌汚れ無く、粒状性、トナー飛散に関しても初期の状態を維持しているといえ、全く問題ないレベルであった。
比較例1では、画像出力枚数の増加に伴って地肌汚れが大きく低下している。また、試験後の粒状性、トナー飛散状態も悪化し、許容レベルを下回る結果となった。
2Y、2M、2C、2K 感光体ユニット
3 転写ベルト
4Y、4M、4C、4K 像担持体(感光体ドラム)
5Y、5M、5C、5K 現像装置
53 現像ケース
53S 仕切り壁
54 現像スリーブ
55、56スクリュー部材
57 磁石ローラ
58、59 受け渡し部
62 トナー補給口
64、65 空間部
66、68 歯車
69 駆動モータ
71 磁石ローラ
72 現像剤規制ローラ
81 導電性部材
91 現像剤規制部材
6 書き込み装置
7 両面ユニット
8 反転ユニット
9 定着装置
10 反転搬送路
11 排紙ローラ
12 排紙トレイ
13、14 給紙カセット
15 手差しトレイ
16Y、16M、16C、16K 帯電ローラ
19Y、19M、19C、19K クリーニング装置
Claims (14)
- 現像剤を混合撹拌しながら搬送する現像剤搬送経路を有し、
内部に磁石ローラを固定保持して回転駆動する現像剤担持体によって像担持体上の静電潜像にトナー像を顕像化する現像方法であって、
現像剤担持体に対向して、内部に磁石ローラを固定保持して回転駆動する現像剤規制ローラを配置して現像剤担持体上の現像剤量を規制する
ことを特徴とする現像方法。 - 現像剤担持体と、現像剤規制ローラ内部の磁極とが、互いに異なる極性を持って対向するように設置する
ことを特徴とする請求項1に記載の現像方法。 - 現像剤担持体と現像剤規制ローラとが電位差を有する
ことを特徴とする請求項1または2に記載の現像方法。 - 現像剤担持体にかかる現像バイアスの直流成分の電圧をVbとするとき、現像剤規制ローラに印加する電圧Vsの値を、Vb>Vsとし、感光体上地肌汚れ量に応じて印加電圧を可変にする
ことを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の現像方法。 - 現像剤規制ローラが保持する現像剤の一部を廃棄する経路を有し、現像装置に設けられた現像剤あるいはキャリア補給装置から、廃棄された現像剤量に見合った量の現像剤もしくはキャリアを随時補給する
ことを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の現像方法。 - 現像剤規制ローラに対向して導電性部材を設け、導電性部材に電圧を印加することによって、現像剤規制ローラと導電性部材の間を通過する現像剤中のトナーを導電性部材に移動させる
ことを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の現像方法。 - 現像剤を混合撹拌しながら搬送する現像剤搬送経路を有し、
内部に磁石ローラを固定保持して回転駆動する現像剤担持体によって像担持体上の静電潜像にトナー像を顕像化する現像装置であって、
現像剤担持体に対向して、内部に磁石ローラを固定保持して回転駆動する現像剤規制ローラを配置して現像剤担持体上の現像剤量を規制する
ことを特徴とする現像装置。 - 現像剤担持体と、現像剤規制ローラ内部の磁極とが、互いに異なる極性を持って対向するように設置する
ことを特徴とする請求項7に記載の現像装置。 - 現像剤担持体と現像剤規制ローラとが電位差を有する
ことを特徴とする請求項7または8に記載の現像装置。 - 現像剤担持体にかかる現像バイアスの直流成分の電圧をVbとするとき、現像剤規制ローラに印加する電圧Vsの値を、Vb>Vsとし、感光体上地肌汚れ量に応じて印加電圧を可変にする
ことを特徴とする請求項7ないし9のいずれかに記載の現像装置。 - 現像剤規制ローラが保持する現像剤の一部を廃棄する経路を有し、現像装置に設けられた現像剤あるいはキャリア補給装置から、廃棄された現像剤量に見合った量の現像剤もしくはキャリアを随時補給する
ことを特徴とする請求項7ないし10のいずれかに記載の現像装置。 - 現像剤規制ローラに対向して導電性部材を設け、導電性部材に電圧を印加することによって、現像剤規制ローラと導電性部材の間を通過する現像剤中のトナーを導電性部材に移動させる
ことを特徴とする請求項7ないし10のいずれかに記載の現像装置。 - 回転駆動する像担持体と、
担持体表面を所望の電位に帯電させる帯電手段と、
像担持体上に画像に対応した静電潜像を形成する露光手段と、
非磁性トナーと磁性キャリアからなる2成分現像剤を内蔵し、
現像剤を混合撹拌しながら搬送する現像剤搬送経路を有し、
内部に磁石ローラを固定保持して回転駆動する現像剤担持体によって像担持体上の静電潜像にトナー像を顕像化する現像手段であって、
現像剤担持体に対向して、内部に磁石ローラを固定保持して回転駆動する現像剤規制ローラを配置して現像剤担持体上の現像剤量を規制する現像手段とを備える
ことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項13に記載の画像形成装置において、
前記現像手段は、請求項8ないし12のいずれかに記載の現像装置である
ことを特徴とする画像形成装置。
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2010224344A (ja) * | 2009-03-25 | 2010-10-07 | Fuji Xerox Co Ltd | 現像装置および画像形成装置 |
JP2013127531A (ja) * | 2011-12-19 | 2013-06-27 | Konica Minolta Business Technologies Inc | 画像形成装置及びこれに用いられる現像装置 |
JP2016206417A (ja) * | 2015-04-22 | 2016-12-08 | 富士ゼロックス株式会社 | 現像装置および画像形成装置 |
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