JPH01142756A - 現像装置 - Google Patents

現像装置

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JPH01142756A
JPH01142756A JP62302017A JP30201787A JPH01142756A JP H01142756 A JPH01142756 A JP H01142756A JP 62302017 A JP62302017 A JP 62302017A JP 30201787 A JP30201787 A JP 30201787A JP H01142756 A JPH01142756 A JP H01142756A
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JP
Japan
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toner
developing device
ceramics
developing
developing roller
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Pending
Application number
JP62302017A
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English (en)
Inventor
Toshimasa Takano
高野 敏正
Kaoru Oshima
大島 薫
Mutsuki Yamazaki
六月 山崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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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】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、電子複写機などにおける画像形成装置に装備
される現像装置の改良に関するものであり、さらに詳し
くは、非磁性一成分系現像剤を用いて長時間運転しても
、安定して高品位の画像を取得することができ、しかも
駆動トルクを軽減した現像装置に関するものである。
〈従来の技術) 一般に、電子複写装置などの画像形成装置における現像
装置には、像担持体である感光体上に形成された静電潜
像を可視化するための現像処理手段として、例えば二成
分系あるいは磁性−成分系現像剤を用いるものが知られ
ている。
しかしながら、上記した二成分系現像剤を用いた現像処
理手段では、現像剤であるトナーとキャリアとの濃度比
を正確にコントロールする必要があり、一方磁性一成分
系現像剤を用いる現像処理手段では、トナーが暗色系の
磁性体を含んでいるため、カラー化が困難であるなどの
不都合を有するばかりか、いずれの現[1理手段におい
ても、現像剤保持体である現像ローラとしてマグネット
ローラを必要とするため、コスト的に非常に高価なもの
となっていた。
そこで、上記のような不具合を解消するものとして、最
近非磁性の一成分現像剤を用いた現像処理手段が提案さ
れている。
このような非磁性一成分系現像剤を用いた現像装置に4
3いては、トナーを収納したホッパーにミキナーおよび
トナー供給ローラを配設し、これらの回転作用によりト
ナー保持体である現像ローラにトナーを供給すると共に
、この現像ローラの外周にi’J[化規制部材としての
弾性ブレードを当接させて、前記現像ローラ上に厚さ約
30μm程度のトナー薄膜層を形成する。
そして、このトナー薄膜層を像担持体である感光体に近
接対面させることにより、前記感光体上の静電潜像を現
像するようになっている。
ところで、上述した従来の非磁性−成分現像剤を用いた
現像装置においては、前記感光体として負極性のものを
用いているため、コーテイング後の帯電量が約+12μ
C/g程度となるような正帯電性のトナーが用いられて
いる。
このような視像方式は、基本的に高抵抗の一成分系トナ
ーを用いるものであり、トナーの帯電は現像ローラと弾
性ブレードとの摩擦帯電によってなされる。
また、トナーは、トナーと現像ローラとの回転に連れて
搬送されるため、二成分系現像剤や磁性−成分系現像剤
のように、磁気による搬送を必要としない。
したがって、従来の非磁性−成分現像剤を用いた現像装
置によれば、きわめて簡単な構造で高品位の画像を実現
でき、コスト面でも有利で、カラー化にも最適であると
されていた。
(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、上述した従来の非磁性一成分系現像剤を
用いた現像装置においては、長時間運転しCいる内に、
トナー保持体としての現像ローラおよびI1g化規制部
材としての弾性ブレードが、トナーとの摩擦により摩耗
し、画@濃度の低下や文字のかすれが顕著になるという
問題があった。
また、弾性ブレードとして金属製またはゴム製のものを
使用しているため、トナーとのI’llが大きく、現像
装置の駆動トルクが増大するという問題があった。
本発明は、上述した従来の現像装置における問題点を解
決するために検討した結果、達成されたものである。
したがって、本発明の目的は、非磁性一成分系現像剤を
用いて長時間運転しても、安定して高品位の画像を取1
りすることができ、しかも駆動トルクを軽減した現像装
置を提供することにある。
[発明の構成] (問題点を解決するための手段) すなわち、本発明の現像装置は、静電潜像を現像するた
めに搬送される非磁性一成分系トナーを保持するトナー
保持体と、このトナー保持体に前記トナーを供給する手
段と、前記トナー保持体上のトナーを薄層化する薄層化
規制部材とを具備する現像装置において、前記トナー保
持体の少なくとも表面に、Tiおよび/またはW原子を
含有するセラミクスをコーティングしたことを特徴とす
る。
(作用) 本発明の現像装置は、トナー保持体の表面に、Tiおよ
び/またはW原子を含有するセラミクスをコーティング
したため、複写画像の長時間安定性および装置の駆動効
串がすぐれている。
すなわち、前記はラミクスは硬度が高く、しかも耐摩耗
性にすぐれているため、トナー保持体の摩擦による摩耗
が減少し、現像装置を長時間運転しても、安定して良好
な画像を得ることができる。
また、前記セラミクスは摩擦係数が小さいため、トナー
保持体と薄層化規制部材との間の摩擦が減少し、現也装
置の駆動トルクを軽減することができる。
したがって、本発明の現8i装置によれば、画像濃度の
低下や文字のかすれなどを発生することがなく、常に鮮
明な画像を得ることができる。
(実施例) 以下に、図面を参照しつつ、本発明の現像装置の実施例
について、詳細に説明する。
第1図は本発明の現像装置を搭載した電子複写改の概略
断面説明図、第2図は本発明の現像装置を示す概略断面
説明図、第3図は同部分正面説明図、第4図は本発明の
現像装置におけるトナー保持体と薄層化規制部材の当接
状態を示す概略断面説明図、第5図は/1層化規制部材
に対するセラミクスのプラズマCVDコーティング装置
を示す概略断面説明図、第6図はトナー保持体に対する
セラミクスのプラズマCVDコーティング装置を示す概
略側断面説明図、第7図は同概略平断面説明図、第8図
は薄層化規制部材に対するセラミクスのスパッタリング
コーティング装置を示す概略断面説明図である。
第1図において、複写機本体1内の略中火には、像担持
体としての感光体2が矢印方向に回転自在に設けられて
いる。
この感光体2の周囲には、その回転方向にしたがって、
帯電装置3、結像レンズ4、現像装置5、転写装置6、
クリーナー7および除電装置8が順次配設されている。
また、本体1の上部側には、w、mを露光する光学系9
が設けられており、前記本体1の下部側には給紙カセッ
ト10が装着されている。
この給紙カセット10から用紙が供給され、供給された
用紙は搬送路11に沿って搬送されるように構成されて
いる。
搬送路11には用紙の搬送方向に沿ってレジストローラ
12、定着装置13および排紙ローラ14が配設されて
いる。
なお、図中の15は排紙トレイ、16は原稿台である。
上述した構成からなる複写機を用いて画像を形成するに
際しては、光学系9により原石台16上の原稿に光が照
射され、その反射光が結像レンズ4を介して感光体2に
結像されることにより、前記感光体2の表面に静電潜像
が形成される。
そして、この静電潜像に対し、現像装置5から非磁性一
成分系現像剤(以下単にトナーと略称する)が供給され
て可視像化される。
一方、給紙カセット10から用紙が供給されて、感光体
2と転写装置6との間に送られ、前記感光体2上の可?
52111が用紙に転写される。
転写された用紙は搬送路11に沿って定着装置13へ搬
送され、定着された後、排紙ローラ14を介して排紙ト
レイ15へと排紙されるようになっている。
次に、本発明の現像装置について第2〜4図にしたがっ
て詳述する。
第2図および第3図において、本発明の現像装置5はホ
ッパー状の現像ユニット51を具備し、この現像ユニッ
ト51内には非磁性一成分系現像剤(トナー)52が収
納されている。
そして、現像ユニット51内には、トナー保持体として
の現像ローラ55にトナー52を供給する供給ローラ5
4が、現像ローラ55に接して設けられてd3す、前記
現像ローラ55の回転方向と逆方向に回転するように構
成されている。
さらに、現像ユニット51内には、収納されているトナ
ー52をi!2拝するミキサー(攪拌羽根)53が回転
可能に設けられている。
前記現像ローラ55には、その周面に現像剤の薄層を形
成する薄層化規制部材としての弾性ブレード57が、た
とえば約20〜500 Q/cmPi!度の圧力で圧接
されている。
この弾性ブレード57の上端部はホルダー56によって
導通状態に保持されている。
また、前記現像ローラ55の下部には、この現像ローラ
55の表面に残存しているトナー52を回収するための
回収ブレード58が接触されている。
なお、前記現像ローラ55は感光体2に対向し、図示し
ない駆動手段により、前記感光体2の周速の1〜3倍の
周速で変速回転可能となっており、静電潜像が形成され
た感光体2と前記現像ロー555との間には、直流バイ
アス、交流バイアスまたは直流と交流とを重畳したバイ
アスが印加されている。
次に、この現像装置5の動作について説明する。
現像ユニット51内に収納されているトナー52は、ミ
キサー53および供給ロー554の回転により攪拌され
ると共に、供給ロー554により搬送されて、現像ロー
ラ55に擦り付けられ、さらに弾性ブレード57により
圧接されて、その層厚が制御されつつ、摩擦帯電される
そして、十分に帯電されたトナー52は、感光体2に対
面する位置に搬送され、この感光体2に形成された静電
海象に対面して、これを可視像化する。
また、現像ローラ55の表面に残存したトナー52は、
回収ブレード58により現像ユニット51内へと戻され
る。
そして、通常現像ローラ55は金属表面からなり、また
弾性ブレード57は金属またはゴムの薄膜から構成され
ているが、本発明においては、これら現像ローラ55お
よび/または弾性ブレード57の表面に、Tiおよび/
またはW原子を含むセラミクスがコーティングされてい
ることを特徴としている。
すなわち、第4図に示したように、本発明の現像装置に
おいて、現像ローラ55の表面にはセラミクス層55A
が均一な厚みでコーティングされており、また弾性ブレ
ード57の表面にもセラミクス1ff157Aおよび5
7Bが均一な厚みでコーティングされている。
セラミクスとは、耐熱はうろうの1種であり、通常は酸
化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化クロムおよび粘土な
どを主成分とするものであるが、本発明で用いるTiお
よび/またはW原子を含むセラミクスは、とくに硬度が
高く、しかも耐摩耗性にすぐれているため、これらをコ
ーティングすることにより、現像ローラ55および弾性
ブ、レード57の摩擦による摩耗を効果的に減少させる
ことができる。
本発明でコーティングに用いるセラミクスは、Tiおよ
び/またはW原子の含有を必須とするが、その他の構成
成分としては、N、C,O,Hおよびハロゲン原子など
が挙げられ、なかでもHまたはハロゲン原子が1〜40
 atomic%含有されていることが望ましい。
本発明においては、Tiおよび/またはW原子を含むセ
ラミクスを、現像ローラ55および弾性ブレード57の
いずれか一方の表面にコーティングすることにより、目
的とする効果が得られるが、現像ローラ55および弾性
ブレード57の両者の表面にコーティングすることによ
り、さらに望ましい効果を取inすることができる。
また、Tiおよび/またはW原子を含むセラミクスを、
現像ローラ55および弾性ブレード57のいずれか一方
の表面にコーティングした場合には、残る他方の表面に
Tiおよび/またはW原子を含まない通常のセラミクス
をコーティングすることができるが、この場合に他方の
セラミクスとして、なかでもとくにSi、Ge、ΔΩ、
BおよびCから選ばれた少なくとも1種の原子を含有す
るセラミクスを使用することにより、たとえば帯電しに
くいトナーを十分に帯電させ、画像品位をさらに向上さ
せるなどの効果を期待することができる。
なお、弾性ブレード57の表面にセラミクスをコーティ
ングする場合には、その表裏両面にセラミクスをコーテ
ィングすることが望ましく、片面のみのコーティングで
は、弾性ブレードにゆがみを生じ、寸法および形状安定
性が低下することがあるため好ましくない。
以下に、現像ローラおよび/または弾性ブレードに対す
るセラミクスのコーティング方法について説明する。
本発明の方法においては、現像ローラおよび/または弾
性ブレードに対し、Tiおよび/またはW原子を母体と
するセラミクスをコーティングするが、−膜内なせラミ
クスのコーティング方法としては、スパッタリング、イ
オンブレーティング、真空蒸着、プラズマCVD5EC
RプラズマC■D1熱CVDおよび光CVDなどの方法
が挙げられる。
これらの方法のなかでも、膜のW;者性が良いこと、比
較的低温で処理でき、基板の特性が損われないことおよ
び膜の電気的特性や光学的特性が容易にコンl−ロール
できることなどの点から、本発明にとってはプラズマC
VDおよびスパッタリングによる方法がR適である。
第5図は、現像スリーブに対するプラズマCVDコーテ
ィング装置の概略断面説明図であり、詳しくは平行平板
型の容量結合型プラズマCVD装置の概略図を示す。
第5図において、真空チャンバー101内には、甲板状
接地電極102と高周波電極103が対向して設置され
、たとえば金属製弾性ブレードなどの基板104は前記
平板状接地電極102上に置かれる。
そして、図示しない真空ポンプによりチャンバー101
内を10’ Torr Pi!度に排気した後、平板状
接地電極102に取付けたヒーター105により、基板
104を150〜450℃程度に加熱する。
次いで、ガス導入口106より5IH4、N2、CI−
13などの原料ガスをチャンバー101内に供給しツツ
、0.05Torr 〜1.0Torrの真空度に保つ
ようにして排気しながら、高周波電極103にマツチン
グボックス107を介して高周波電源108からの電力
を投入する。
すると、電極間にてグロー放電が起こり、原料ガスがプ
ラズマ化してセラミクスの薄膜が基板104上に形成さ
れる。
次に、現像ローラに対するセラミクスのプラズマCVD
コーティング方法について、第6図および第7図にした
がって説明する。
第6図は現像ローラに対するセラミクスのプラズマCV
Dコーティング装置の概略側断面説明図、第7図は同概
略平断面説明図である。
第6図および第7図において、角筒状の平断面を有する
反応室201は、メカニカルブースターポンプおよび油
回転ポンプ(図示せず)などにより排気口202を介し
て排気され、約1O−3TOrrの真空度に保持される
ようになっている。
また、反応室201内には、ガス導入口205を介して
種々の原料ガスが導入されるように構成されている。
反応室201の上方には、絶縁体206を介して収納室
207が設置されており、この収納室207は前記絶縁
体206により前記反応¥201と電気的に絶縁されて
いる。
また、収納室207は、反応室201と仕切板208に
より仕切られている。
仕切板208には、複数個の支持ロッド209が、その
長手方向を垂直として挿通されている。
各支持ロッド209には、カラー210が嵌合固定され
ており、前記カラー210が仕切り板208に係止され
ることにより、前記各支持ロッド209が汰は落ちない
ようになっている。
各支持ロッド209の上端部には、駆動手段としてのギ
ア212が嵌合されており、その下方において前記各支
持ロッド209に嵌合固定された押え211により、前
記ギア212が各支持ロッド209に支持されている。
各ギア212は、隣接するもの同士が相互に噛合してお
り、駆動装置214により中央のギアが回転駆動される
と、全てのギア212が回転し、各支持ロッド209が
回転するようになっている。
各支持ロッド209の下端部には、雌ネジ(図示Uず)
が形成されており、コーティングに供りる支持体(現像
ローラ)213の上端部には雄ネジ(図示せず)が形成
されている。
したがって、これらのネジを螺合することにより、前記
支持体213が各支持ロッド209に取f」りられる。
また、駆動装置214が収納室207の上方に設けられ
ており、この駆動装置214の駆動によりギア212が
回転すると、支持体213はその軸を中心として回転す
る。
第7図に示したように、支持体213は反応室201内
の実質的中央に一列に配列するように配設されている。
そして、この支持体213の列を挟むようにしてその両
側に、一対の平板状電極215および216が対設され
ている。
この平板状電極215および216には多数の孔が開設
されているため、ガス導入口205を介して反応室20
1内に導入された原料ガスは、この孔を介して反応’J
201の中心部へと供給される。
また、平板状電極215および216は、反応室201
と同一の電位となるように、反応室201に取付けられ
ており、マツチングボックス217を介して昌周波電源
218に接続されている。
上ノホの(1°4成からなるプラズマCVDコーティン
グ装置を運転する場合には、まず反応室201内に複数
個の支持体213を取付けた後、駆動装置214により
前記支持体213を適宜の速度で回転さけると共に、前
記反応室201内を約10−3丁orr程度に排気する
このようにして排気を継続しつつ、ガス導入口205を
介して原料ガスを導入し、反応室201内をたとえば0
.1 Torr 〜1.0Torrの圧力に調節すると
、前記支持体213は収納1207を介して接地されて
いるから、平板状電極215および216と前記支持体
213との間にプラズマが生起され、原料ガス中の主な
構成元素を含有する組成の薄膜が前記支持体213上に
形成される。
この場合に、支持体213は回転しているので、薄膜は
前記支持体213の周面に均一に形成されることになる
上述のプラズマCVDコーティング装置を用いてTiN
またはTiCをコーティングするためには、原料ガスと
してTiCΩ4 、N2 、N+−13、CH4、C2
HB、およびC2ト(2などを用いることができる。
この場合に、TiCΩ4は蒸気圧があまり高くないので
、TiCΩ4が入った容器内にト12を吹き込んで、強
制的に容器から追い出すことがのぞましい。
したがって、チ11ンバー内にはT i CD 4およ
びN2などのガスの他にH2も導入される。
本発明の目的とする組成をプラズマコーティングするた
めに使用する原料ガス、圧力および電力の代表的な条件
を下記する。
1、TiN 原料ガス TiCΩ4 50SCCM N2   200  v H21000〃 圧力    1.○T orr 電力    400W 2、TiC 原料ガス TiCΩ450SCCM Cト(4100〃 H21000” 圧力    1.0Torr 電力    400W 3、TiCN 原料ガス TiCΩ4 50SCCM CH450l! N2     100   I+ H21000II 正圧力   1.0Torr 電力    400W 4、WC 原料ガス WF6   508CCM CトL         100     〃112 
1000 !! 圧力    1゜0TOrr 電力    400W また、第8図は弾性スリーブに対するセラミクスのスパ
ッタリングコーティング装置を示す概略断面説明図であ
る。
第8図に示した装置は、原料が固体であり、しかも通常
ターゲット11つと呼ばれる部位に高周波または直流電
圧を印加する点以外は、上述の第5図に示したプラズマ
CVD装置とほとんど類似している。
このスパッタリングコーティング装置においては、ガス
導入口106からArガスまたは場合によってはこれに
原料ガスを混合したものを導入するが、それらのガスが
プラズマ化し、Arイオンがターゲットとなる金属を原
子状あるいは分子状にしてたたき出した侵、反応ガスの
プラズマ中で反応しながら、様々な組成のセラミクスを
形成し、阜根104に薄層として付着する。
本発明の目的とする組成をスパッタリングコーティング
するために使用するターゲット、原料ガス、圧力および
′心力の代表的な条件を下記する。
1、TiN ターゲット  Ti 口λ石ガス 八r     103103 CC50〃 圧力  1 、 Qx 10’ Torr電力    
800 W 2、TiC ターゲット  Ti 原料ガス 八r        IO3CCM Cト14         50    〃圧力  1
 、 Ox 10−3 Torr電力    800W 以下に、本発明の現像装置を用いる場合の効果を具体的
に示す試験例および比較例について説明する。
(試験例) SUS3041の弾性ブレードの表裏両面に、第5図に
示したプラズマCVDコーティング装置によりTi原子
を含有するセラミクスを厚み0゜1〜20μmでコーテ
ィングした。
また、アルミニウム製のローラの表面をサンドブラスト
により表面粗さが3.0μmRzとなるように研磨した
現像ローラの表面に、第6図および第7図に示したプラ
ズマCVDコーティング装置によりTi原子を含有する
セラミクスを厚み0゜1〜20μmでコーティングした
上記の弾性スリーブおよび現像ローラをセットした現像
装置のホッパー内に、磁性粉10重情況を含有する非磁
性一成分系トナーを収納し、これに20k(]の線荷重
をかけた状態とし、この現像装置を第1図に示した構造
の複写改に搭載して、用紙10万枚の画像形成を行なっ
たところ、前記弾性スリーブおよび現像ローラのセラミ
クスコーティング層は、いずれも表面粗さに変化を生じ
ておらず、10万枚の画像形成後にも継続して良好な画
像を得ることができた。
また、画像形成中の現像装置における駆動トルクを測定
したところ、1.8kg−cmであった。
(比較例) 上述した試験例において、セラミクスをコーティングし
ない5US304製の弾性ブレードおよびアルミニウム
製のローラの表面に無電解N1メツキを施した現像ロー
ラを用いて、上記試験例と同一の条件で用紙10万枚の
画像形成を行なったところ、前記弾性スリーブは前記現
像ローラとの接触部分が2.0μml!J耗し、また前
記現像ローラは初期の表面粗さ3.0μmRZであった
ものが、0.6μmRZまで低下したため、前記現像ロ
ーラ上のトナー搬送Eが減少し、LJ、後の画像形成に
おいて、十分な画像濃度を得ることができなかった。
また、画像形成中の現像装置における駆動トルクを測定
したところ、2.5ko−cmと高く、上述した試験例
に比較して駆動装置に対する負担が大きかった。
[発明の効果] 以上詳細に説明したとおり、本発明の現像装置は、トナ
ー保持体の少なくとも表面に、Tiおよび/またはW原
子を含4:iするセラミクスをコーティングしたため、
複写画像の長時間安定性および装置の駆動効率がすぐれ
ている。
すなわち、前記セラミクスは硬度が高く、しかも耐摩耗
性にすぐれているため、トナー保持体の摩擦による摩耗
が減少し、現像装置を長時間運転しても、安定して良好
な画像を得ることができる。
また、前記セラミクスはI!J際係数が小さいため、1
−ナー保持体と簿1化規制部材との間のFj擦が減少し
、現像!amの駆動トルクを軽減することができる。
したがって、本発明の現像装置によれば、画像濃度の低
下や文字のかすれなどを発生することがなく、常に鮮明
な画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の現像装置を搭載した電子複写機の概略
断面説明図、第2図は本発明の現像装置を示す概略断面
説明図、第3図は同部分正面説明図、第4図は本発明の
現像装置におけるトナー保持体と薄層化Jg制郡部材当
接状態を示す断面説明図、第5図は薄層化規制部材に対
するセラミクスのプラズマCVDコーティング装置を示
す概略断面説明図、第6図はトナー保持体に対するセラ
ミクスのプラズマCVDコーティング装置を示す概略側
断面説明図、第7図は同概略平断面説明図、第8図は薄
層化規制部材に対するセラミクスのスパッタリングコー
ティング装置を示す概略断面説明図である。 5・・・現像装置

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)静電潜像を現像するために搬送される非磁性一成
    分系トナーを保持するトナー保持体と、このトナー保持
    体に前記トナーを供給する手段と、前記トナー保持体上
    のトナーを薄層化する薄層化規制部材とを具備する現像
    装置において、前記トナー保持体の少なくとも表面に、
    Tiおよび/またはW原子を含有するセラミクスをコー
    ティングしたことを特徴とする現像装置。
  2. (2)コーティングに使用するセラミクス中には、N、
    C、O、Hおよびハロゲンから選ばれた少なくとも1種
    の原子が含有されていることを特徴とする特許請求の範
    囲第(1)記載の現像装置。
  3. (3)コーティングに使用するセラミクス中には、Hま
    たはハロゲン原子が1〜40atomic%含有されて
    いることを特徴とする特許請求の範囲第(1)及び(2
    )項に記載の現像装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
USRE35698E (en) * 1992-10-02 1997-12-23 Xerox Corporation Donor roll for scavengeless development in a xerographic apparatus

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