JP3125013B2 - 現像装置 - Google Patents

現像装置

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JP3125013B2
JP3125013B2 JP04017029A JP1702992A JP3125013B2 JP 3125013 B2 JP3125013 B2 JP 3125013B2 JP 04017029 A JP04017029 A JP 04017029A JP 1702992 A JP1702992 A JP 1702992A JP 3125013 B2 JP3125013 B2 JP 3125013B2
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弘二 今宮
民子 中條
敏郎 本田
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Toshiba TEC Corp
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は電子写真装置や静電記録
装置において静電潜像を可視化する現像装置に係り、特
に一成分現像剤を用いて高品位の画像を得ることができ
る現像装置に関する。
【0002】
【従来の技術】現在、画像形成装置には電子写真方式、
静電記録方式などが広く応用されている。その中で、静
電潜像を可視化する現像方式としてトナーと呼ばれる着
色粒子とキャリアと呼ばれる磁性粒子を混合し、このト
ナーに電荷を与え磁気力によりトナーとキャリアの混合
である現像剤を搬送し、静電気的な力で静電潜像を現像
する二成分現像法が主流となっている。
【0003】しかしながら、二成分現像法には、現像装
置の大型化・複雑化、トナーとキャリアの混合比制御の
必要性等の短所があるため、最近の小型複写機や小型プ
リンタには、キャリアを必要としない一成分現像法を採
用したものが製品化されてきている。中でも磁石を現像
装置内に持たない非磁性一成分現像法は、現像装置の小
型軽量化、低価格化、カラー化等のメリットがあり、最
近多くの研究報告がなされている。
【0004】従来におけるこの種の現像装置としては、
現像剤搬送手段としての現像ローラに接触し且つその現
像ローラと接触部において逆方向、すなわち、擦り合う
方向に回転する現像剤供給手段としてのトナー供給ロー
ラにより、ホッパー内に貯留されているトナー(現像
剤)を現像ローラへ搬送し、次いで現像ローラに均一な
圧力で線接触している薄層形成部材により現像ローラ上
にトナー薄層を形成させ、トナー薄層を像担持体に近接
または接触させることによって像担持体上の静電潜像を
可視化する現像装置が知られている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この種
の現像装置にあっては、現像ローラとトナー供給ローラ
とは接触部で擦り合う方向に回転している為、現像装置
のトルクが大きく、ジッター等の不具合が発生したり、
現像装置を駆動するモータのトルクが不足したりという
不具合があった。
【0006】本発明は、上記事情に基づきなされたもの
で、トルクの軽減により、ジッターの発生を押さえ、安
定した高画質現像を実現できるとともにモータのトルク
も軽減することができる現像装置を提供することを目的
とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の画像形成装置
は、上記課題を解決するため、所定の方向に回転する感
光体を帯電する帯電手段と、この帯電手段にて帯電され
た感光体を露光して静電潜像を形成する露光手段と、こ
の露光手段にて形成された静電潜像に一成分現像剤を供
給して可視化する現像装置と、を有し、前記現像装置
は、前記一成分現像剤を収容する収容手段と、この収容
手段の底面部に配置され、前記感光体と接触し、この接
触部において前記感光体と同方向に回転するように設け
られ、前記感光体の露光部に一成分現像剤を供給すると
ともに、前記感光体上の非露光部に付着している一成分
現像剤を前記収容手段に向けて回収する現像兼清掃手段
と、前記収容手段の底面部に配置され、前記現像兼清掃
手段と隣接接触し、この接触部において前記現像兼清掃
手段の回転方向と同方向に回転するように設けられ、前
記収容手段に収容された一成分現像剤を前記現像兼清掃
手段に供給する供給手段と、この供給手段の回転方向に
沿って、前記現像兼清掃手段との接触部上流において前
記供給手段と接触して配置され、前記収容手段に収容さ
れた一成分現像剤の前記供給手段への供給量を規制する
現像剤供給量規制手段と、前記現像手段と前記供給手段
との間に所定の電位差を形成するよう前記現像し手段と
前記供給手段に各々電圧を印加する電圧印加手段と、前
記現像兼清掃手段の回転方向に沿って、前記感光体との
接触部下流において前記現像兼清掃手段底面と接触して
配置され、前記現像兼清掃手段、前記供給手段、前記収
容手段底面部との間の空間に前記現像兼清掃手段及び前
記供給手段が各々の方向に回転することにより供給され
る一成分現像剤がこぼれ落ちるのを防止するリカバリー
手段と、を備えている。
【0008】
【作用】本発明の画像形成装置によると、現像装置の収
容手段に収容されている一成分現像剤を、供給手段によ
って現像兼清掃手段へ供給する際、現像兼清掃手段との
接触部において供給手段が同方向に回転するため、逆方
向に回転する場合より、トルクが軽減され、ジッター等
の画像の不具合を減じさせることができ、高画質の現像
を行なうことが可能となる。
【0009】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。まず、図2を参照して、本発明の現像装置を採
用したクリーナレスプロセス方式の画像形成装置1の構
成を示す。
【0010】図2において、画像形成装置本体2の略中
央部には、周面長さが記録すべき像の長さよりも小さく
なるような径の像担持体としての感光体ドラム3が矢印
A方向に回転自在に設けられている。この感光体ドラム
3は、有機感光体(OPC)系の光導電材料から形成さ
れている。
【0011】また、感光体ドラム3の周囲には、その回
転方向に沿って順次、後述する作用をなす除電手段とし
ての赤色LED4、転写残りトナーの非パタン化手段と
しての非パタン化装置5、帯電手段としてのスコロトロ
ン帯電器6、静電潜像形成手段としてのレーザ装置7、
清掃兼用現像手段としての現像装置8、および転写手段
としての転写ローラ9が配設されている。そして、感光
体ドラム3の周面に現像剤像としてのトナー像TIを形
成する画像形成手段10を構成している。
【0012】装置本体2内には、装置本体2の一側に装
着された給紙カセット11から取出された被転写材とし
ての用紙Pを、前記画像形成手段10の前記感光体ドラ
ム3と前記転写ローラ9との間の画像転写部12を経て
装置本体2の他側に配置された排紙トレイ13に導く被
転写材搬送路としての用紙搬送路14が形成されてい
る。
【0013】この、用紙搬送路14の前記画像転写部1
2の上流側には、給紙ローラ15を介して給紙カセット
11から取出された用紙Pの先端整位を行った後、タイ
ミングをとって画像転写部12送り込むアライニングロ
ーラ対16が配置されている。
【0014】また、前記画像転写部12の下流側には、
用紙Pに転写されたトナー像TIを定着する定着装置1
7および定着された用紙Pを排紙トレイ13に排出する
排紙ローラ対18が設けられている。さらに、定着装置
17と排紙ローラ対18との間には、定着装置17で定
着された用紙Pを必要に応じて反転搬送路19に導くゲ
ート20が設けられている。
【0015】反転搬送路19に導かれた用紙Pは排紙ロ
ーラ対21を介して装置本体2の上面側に形成された凹
所からなる排紙部22に画像形成面を下にした状態で排
紙されるようになっている。つぎに、このように構成さ
れた画像形成装置1の画像形成動作について説明する。
【0016】感光体ドラム3を回転させるとともに、感
光体ドラム3の周面をスコロトロン帯電器6により略均
一に負に帯電する。続いて、この帯電領域にレーザ装置
7から記録すべき画像情報に応じてレーザビーム7Aを
照射して露光し、感光体ドラム3の表面に静電潜像を形
成する。ついで、この静電潜像は感光体ドラム3の回転
に伴って現像装置8と対面する。
【0017】ここで、摩擦帯電性のいわゆる一成分系現
像剤としてのトナーTの層が形成された清掃ローラ兼用
の現像ローラ33が回転を開始し、感光体ドラム3上の
静電潜像にトナーTを付着させて図1に示すトナー像T
Iを形成する。この場合、トナーTは光の照射域に付着
し、いわゆる反転現像される。現像後のトナー像TI
は、次に転写ローラ9と対面する転写領域に搬送され
る。
【0018】一方、転写領域には、給紙ローラ15の回
転により給紙カセット11から用紙Pが取出され、アラ
イニングローラ対16を介して感光体ドラム3の回転に
同期して送られてくる。
【0019】ここに搬送されてきた用紙Pは、転写ロー
ラ9により、その裏面がプラスの極性に帯電される。し
たがって、感光体ドラム3の表面上のトナー像TIは静
電気的に用紙Pに引寄せられて転写される。また、転写
後の用紙Pは定着装置17に送られ、ここでトナーTが
熱および圧力で用紙Pに溶融定着された後、排出され
る。
【0020】ところで、転写後の感光体ドラム3の表面
には、わずかながら転写し切れずに残留したトナーTあ
るいは、トナーTの転写後に残された正および負の静電
潜像が残留している。
【0021】これらのトナーTあるいは静電潜像は、ま
ず、赤色LED4により負の潜像が消去された後、非パ
タン化装置5に搬送されて攪乱、非パターン化され、帯
電工程に戻る。帯電後、レーザ装置7により露光されて
静電潜像が形成され、再び(2回目)現像装置8に対面
する現像清掃位置に到達する。
【0022】この場合、第2回目に形成された静電潜像
において、露光部(トナーが付着すべき画像部)および
非露光部(非画像部)においてもローラ転写により大幅
に減少している上、予めほぼ均一に且つ十分に薄く残留
トナーは散らかされているから、露光ムラが生じない。
したがって、第2回目の現像においても、露光後残留電
位が均一となるため均一なトナー画像が得られる。
【0023】ここにおいて、現像装置8の清掃ローラ兼
用の現像ローラ33は、清掃能力が増強されるべく感光
体ドラム3に接触幅(ニップ)をもって接触しており、
しかも、露光部の残留電位と非露光部の電位との間の値
の現像バイアスを印加されている。これにより、清掃ロ
ーラ兼用の現像ローラ33から露光部に新たなトナーT
が付着するとともに、同時に非露光部では、現像バイア
スによる吸引力が感光体ドラム3のそれより勝るために
付着していたトナーTは次々に現像装置8に引き付けら
れて回収される。
【0024】この様にして、感光体ドラム3を重複回転
させて重複使用し、一枚の記録像を得る。そして、現像
および清掃後、トナー像TIは、転写ローラ9と対面す
る位置において、用紙Pに転写される。以下、同様な工
程が繰返される。つぎに、本発明の現像装置8の構成に
付いて図1、図3、および図4を参照して詳細に説明す
る。図1は現像装置8の断面図である。現像装置8は、
内部が現像剤収納部としてのトナー収容部30となるト
ナーホッパ31が一体成形された現像装置本体32を有
する。
【0025】現像装置本体32は、感光体ドラム3に対
向する部分が開口した状態となっており、その開口部の
近傍には、感光体ドラム3に対して弾性的にかつ、変形
によりニップ幅をもって接触して感光体ドラム3の回転
方向に対して接触部において同方向、すなわち、ウイズ
方向(矢印B方向)となる状態で回転する清掃ローラ兼
用の現像ローラ(以後、単に現像ローラという)33が
設けられている。
【0026】この現像ローラ33の後側でトナー収容部
30の底部に当たる部分に、現像ローラ33にトナーT
を供給する現像剤供給手段としてのトナー供給ローラ3
4が設けられている。トナー供給ローラ34は、現像ロ
ーラ33上の現像残りトナーT′を一部回収する回収ロ
ーラを兼用した構成となっている。
【0027】このトナー供給ローラ34は、前記現像ロ
ーラ33の接触部において同方向、すなわち、ウイズ方
向(矢印C方向)に回転し、かつ、現像装置本体32の
下部筐体に接近している位置において、トナーTをトナ
ー収容部30から現像ローラ33側に取出す方向に回転
している。
【0028】現像装置本体32内には、現像ローラ33
の上方に位置して、現像ローラ33によるトナー搬送量
を規制し、現像ローラ33の表面に前記トナーTの薄層
を形成する現像剤層形成手段としてのブレード35が設
けられている。現像ローラ33の下面側に接触した状態
にリカバリーブレード37が設けられている。前記トナ
ー収容部30内には、攪拌手段としてのミキサー38が
設けられトナーTを攪拌するようになっている。
【0029】また、前記現像装置本体32内かつトナー
収容部30の底部に対応する部分には、トナー供給ロー
ラ34とトナー収容部30の底部との間の隙間を閉塞す
るように現像剤供給量規制手段としてのトナー規制板3
9が設けられており、トナー収容部30に貯留されてい
るトナーTが多量にトナー供給ローラ34に搬送されな
いようにトナーTの量を規制するようになっている。
【0030】そして、現像ローラ33とトナー供給ロー
ラ34、及び、現像装置本体32の内壁面との間で過多
に供給されたトナーTが圧縮されることが無いように
し、現像ローラ33に圧接しているリカバリブレード3
7からトナーTがこぼれ落ち無いような構成となってい
る。つぎに、現像装置8の主要構成部品について説明す
る。
【0031】現像ローラ33は、図1および図3に示す
如く、金属シャフト33Aの周囲に弾性体層33Bと、
表面導電層33Cとを順次形成し全体として弾力性のあ
るローラを構成している。現像ローラ33の金属シャフ
ト33Aには、保護抵抗R1 を介して現像バイアス電源
1 が接続され現像バイアスが印加されるようになって
いる。
【0032】また、弾性体層33Bとして、ゴム硬度2
5度、伸び425%程度、抵抗値5×103 Ωcm程度の
シリコンゴムを使用し、表面導電層33Cは、導電性ポ
リウレタン塗料(日本ミラクトラン株式会社製 スパレ
ックス)抵抗値5×103 Ωcm程度、伸び353%程度
のものを使用し、約70μmの表面層とした。その結
果、形成された現像ローラ33のゴム硬度は、約30
度、金属シャフト34Aと表面の抵抗は約100KΩ、
表面粗さ3μm程度となった。トナー供給ローラ34
は、金属シャフト34Aの外周に、106 Ωcm以下の導
電性を有する軟質発砲ポリウレタンフォームの層34B
を有している。
【0033】さらに、トナー移送ローラ34の金属シャ
フト34Aには、トナー供給バイアス電源(可変)V2
から保護抵抗R2 を介して、トナー供給バイアス電圧が
印加されるようになっている。このトナー供給バイアス
電圧は、トナー供給ローラ34から前記現像ローラ33
へトナーTが移動する方向に静電気力が加わる様にバイ
アス差が生じるようになっている。すなわち、本実施例
の場合、トナーは負帯電性であるので現像バイアスー2
20Vに対してトナー供給バイアスー300V程度が印
加され、良好なトナーTの移動性が得られるようになっ
ている。
【0034】このように、トナー供給ローラ34にトナ
ー供給バイアスを印加することにより、トナー供給ロー
ラ34より効率良くトナーTを現像ローラ33に供給す
ることが可能となり、ベタ搬送性が向上し、ベタ画像の
先端と後端の画像濃度の差がなく、連続印字を行なって
も画像濃度低下のない高画質の現像を行なうことができ
るようになっている。ベタ搬送性を以下の様に定義し、
ベタ画像の先端と後端の画像濃度変動を評価した。 ベタ搬送性Rb(%)=(De/Ds)×100(%) Ds:ベタ先端画像濃度 De:ベタ後端画像濃度 Ds,Deが1.2以上で、かつ、Rbが90%以上で
あれば、良好なベタ画像と判定することができる。
【0035】また、ブレード35は、図1に示すよう
に、第1のブレードホルダ40、スペーサ41及び第2
のブレードホルダ42により保持されている。第1のブ
レードホルダ40は軸43を介して回動自在に支持され
ているとともに加圧用の複数の圧縮スプリング44によ
り所定方向に回動するように常時付勢された状態となっ
ており、ブレード35は、圧縮スプリング44の付勢力
により現像ローラ33に押圧される。
【0036】ブレード35の背面には、モルトプレン等
でできた発泡材45が貼着されており、この発泡材45
が第1のブレードホルダ40に取り付けられたバッフル
板46に当接するようになっている。これにより、ブレ
ード35の振動を押さえ、良好なトナーTの層形成がで
きるようになっている。
【0037】また、ブレード35は、図4に示すよう
に、支持部材である薄板バネ材35Aの先端部に、例え
ばシリコンゴムやウレタン等のゴム弾性体または樹脂か
らなるチップ35Bを長手方向に少なくとも画像形成幅
より大きい領域に設け、このチップ35Bが現像ローラ
33に所定の加重で押圧されるようになっている。
【0038】上記複数の圧縮スプリング44は、ブレー
ド35の薄板バネ材35Aのバネ定数より低いため、ブ
レード35の当接部が摩耗してもほとんど加圧力の変化
がなく、良好なトナー薄層を維持できるようになってい
る。ここを通過するトナーTは、感光体ドラム3と同極
性の負の摩擦帯電を帯び、現像ローラ33の表面に1層
〜3層程度のトナーTの層を形成する。
【0039】また、ブレード35の両端部にはウレタン
フォームからなるシール材35C,35Cが取付けられ
ている。シール材35C,35Cは、チップ35Bの高
さよりも厚くしてあり、トナーTの両端方向への移動を
確実にシールしている。
【0040】薄板バネ材35Aとしては、厚さ0.15
mmのリン青銅板を使用し、チップ35BはとしてJIS
硬度45度のシリコンゴム半球(R1.0)を使用し、
チップ35Bの現像ローラ33への押圧力は、80g/
cm2 とした。以上、詳述した主要構成部材を搭載した本
発明の現像装置8を用いて、種々の実験を行ったとこ
ろ、次のような結果が得られた。
【0041】なお、条件は、感光体ドラム3の表面電位
−550V、現像バイアスは−220Vであり、トナー
供給バイアスはー300Vである。また、現像バイアス
は、100K〜50MΩの保護抵抗R1 を介して、現像
ローラ33の金属シャフト33Aに印加している。ま
た、現像ローラ33は、感光体ドラム3と接触0.5〜
4.0mmで、また、トナー供給ローラ34は現像ローラ
33と同じく接触幅0.5〜4.0mmで、それぞれ接触
しながら図中の矢印方向に回転している。感光体ドラム
3とトナー供給ローラ34の周速は70mm/sec 、現像
ローラ33の周速は140mm/sec とした。
【0042】図5は、本発明の実施例として、現像ロー
ラ33に対するトナー供給ローラ34の周速比を変えた
時の、ベタ搬送性、現像ローラのトルクを示したもので
ある。
【0043】図より解る様に、現像ローラ33に対する
トナー供給ローラ34の周速比が1.1よりも小さいと
ベタ搬送性は悪くなる。また、3.0を越えるとトルク
が大きくなり、画像上に現れるジッターが発生してしま
う。従って、周速比が1.0〜3.0の領域で良好な画
像が得られる。
【0044】図6は、実施例の現像装置8を使用して、
トナーホッパ31内のトナーの残量を変え、A4全ベタ
画像の先端画像濃度、後端画像濃度、ベタ搬送性を示し
たものである。本発明の実施例として、周速比2.0の
場合を、比較例として従来の回転方向の場合(周速比
0.5)を示してある。図より解る様に、本発明の方
が、トナー残量がより少なくても良好なベタ搬送性を示
している。
【0045】つまり、本発明の現像装置8にあっては、
従来よりも効率良くトナーTを使うこと、すなわち、ト
ナーホッパー30内のトナーTの残量を従来例より10
g強少なくすることができ、これにより印字可能枚数が
伸ばすことができた。
【0046】また、トナーホッパー31内に貯留されて
いるトナーTの残量が少ない時でも、高画質でベタ画像
の先端と後端の画像濃度の差がなく、連続印字を行なっ
ても画像濃度の低下のない現像を行なうことが出来るも
のである。
【0047】さらに、本発明の現像装置8にあっては、
トナー供給ローラ34が、前記現像ローラ33の接触部
において同方向に回転することにより、従来のように現
像ローラ33と接触部において逆方向に回転する場合よ
りも現像装置8のトルクを軽減し、ジッター等の画像の
不具合を減じさせることができる。
【0048】また、トナー供給ローラ34にトナー供給
バイアスを印加することにより、トナー供給ローラ34
より効率良くトナーを現像ローラ33に供給することが
可能となり、ベタ搬送性が向上し、ベタ画像の先端と後
端の画像濃度の差がなく、連続印字を行なっても画像濃
度低下のない高画質の現像を行なうことが出来る。
【0049】また、トナー収容部30の底部に対応する
部分に現像剤供給量規制手段として厚さ0.125mmの
マイラー(ポリエチレンテレフタレート)からなるトナ
ー規制板39を設け、A4、2万枚の通紙テストを行っ
たところ、トナーTのこぼれが発生しなかった。トナー
規制板が無い場合、トナーこぼれが発生した。
【0050】
【発明の効果】本発明は上記のように構成したことによ
り、次のような効果を奏する。
【0051】本発明の画像形成装置によると、現像装置
の収容手段に収容されている一成分現像剤を、供給手段
によって現像兼清掃手段へ供給する際、現像兼清掃手段
との接触部において供給手段が同方向に回転するため、
逆方向に回転する場合より、トルクが軽減され、ジッタ
ー等の画像の不具合を減じさせることができ、高画質の
現像を行なうことができる。
【0052】
【0053】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の現像装置の一実施例を示す断面図。
【図2】図1の現像装置を採用した画像形成装置の内部
構成を概略的に示す正面図。
【図3】図1に示す現像ローラの一部を断面して示す斜
視図。
【図4】図1に示すブレードの斜視図。
【図5】トナー供給ローラ周速比とベタ画像及びトルク
の関係を示す図。
【図6】トナー残量とベタ搬送性の関係を示す図。
【符号の説明】
1…画像形成装置、3…感光体ドラム(像担持体)、8
…現像装置、33…現像ローラ(現像剤搬送手段)、V
1 …現像バイアス電源、R1 …保護抵抗、34…トナー
供給ローラ(現像剤供給手段)、V2 …トナー供給バイ
アス電源、R2…保護抵抗、35…ブレード(現像剤層
形成手段)、39…トナー規制板(現像剤供給量規制手
段)、T…トナー(現像剤)、TI…トナー像(現像剤
像)、P…用紙(被転写材)。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 本田 敏郎 神奈川県川崎市幸区柳町70番地 株式会 社東芝柳町工場内 (72)発明者 大沢 重信 神奈川県川崎市幸区柳町70番地 株式会 社東芝柳町工場内 (56)参考文献 特開 昭62−299875(JP,A) 特開 平3−180872(JP,A) 特開 平3−4277(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G03G 15/08 - 15/095

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 所定の方向に回転する感光体を帯電する
    帯電手段と、 この帯電手段にて帯電された感光体を露光して静電潜像
    を形成する露光手段と、 この露光手段にて形成された静電潜像に一成分現像剤を
    供給して可視化する現像装置と、を有し、 前記現像装置は、 前記一成分現像剤を収容する収容手段と、 この収容手段の底面部に配置され、前記感光体と接触
    し、この接触部において前記感光体と同方向に回転する
    ように設けられ、前記感光体の露光部に一成分現像剤を
    供給するとともに、前記感光体上の非露光部に付着して
    いる一成分現像剤を前記収容手段に向けて回収する現像
    兼清掃手段と、 前記収容手段の底面部に配置され、前記現像兼清掃手段
    と隣接接触し、この接触部において前記現像兼清掃手段
    の回転方向と同方向に回転するように設けられ、前記収
    容手段に収容された一成分現像剤を前記現像兼清掃手段
    に供給する供給手段と、 この供給手段の回転方向に沿って、前記現像兼清掃手段
    との接触部上流において前記供給手段と接触して配置さ
    れ、前記収容手段に収容された一成分現像剤の前記供給
    手段への供給量を規制する現像剤供給量規制手段と、 前記現像手段と前記供給手段との間に所定の電位差を形
    成するよう前記現像し手段と前記供給手段に各々電圧を
    印加する電圧印加手段と、 前記現像兼清掃手段の回転方向に沿って、前記感光体と
    の接触部下流において前記現像兼清掃手段底面と接触し
    て配置され、前記現像兼清掃手段、前記供給手段、前記
    収容手段底面部との間の空間に前記現像兼清掃手段及び
    前記供給手段が各々の方向に回転することにより供給さ
    れる一成分現像剤がこぼれ落ちるのを防止するリカバリ
    ー手段と、 を備えていることを特徴とする画像形成装置。
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