JPH02154283A - 現像剤層形成方法及び現像装置 - Google Patents

現像剤層形成方法及び現像装置

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JPH02154283A
JPH02154283A JP31034888A JP31034888A JPH02154283A JP H02154283 A JPH02154283 A JP H02154283A JP 31034888 A JP31034888 A JP 31034888A JP 31034888 A JP31034888 A JP 31034888A JP H02154283 A JPH02154283 A JP H02154283A
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developing device
layer thickness
layer
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Kiyoshi Kimura
清 木村
Hisahiro Saito
久弘 斎藤
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Konica Minolta Inc
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電子写真方式によって像担持体上に形成された
潜像の現像を行う現像装置と、該現像装置の現像剤担持
体(現像スリーブ)上に現像剤の薄層を形成する現像剤
層形成方法に関する。
〔発明の背景〕
電子写真方式によって像担持体上の潜像の現像がなされ
る際用いられる乾式の現像剤としては、l成分現像剤と
2成分現像剤とに大別される。
l成分現像剤はさらに磁性又は非磁性の1成分現像剤に
類別される。また、2成分現像剤は鉄粉等の磁性キャリ
アとトナーとからなることが一般である。これら現像剤
は、現像装置の回転する現像剤担持体表面に層状をして
付着し、像担持体と対向する現像領域まで搬送され、像
担持体表面に形成された潜像上に付着し現像が行われる
。現像に当たっては、現像剤担持体表面に付着した現像
剤が直接前記潜像部分に接触し現像を行う接触現像法と
、非接触の状態で現像バイアスを印加し現像を行う非接
触現像法に類別される。
2成分現像剤を用いた非接触現像法において、解像力を
上げるためには一般に現像領域における像担持体面と現
像剤担持体面との間隙Dsdを狭めることがなされるが
、これはややもするとキャリアが像担持体に付着するこ
とが多く、これを防止するためには均一で−様な現像剤
の薄層を現像剤担持体面上に形成する必要がある。
また、l成分現像剤を用いた非接触現像法においても、
画質向上のためには現像剤の単位重量当たりの電荷量(
Q/M)は高いことが必要であり、Q/Mと現像剤の現
像領域への搬送量の関係からも現像剤担持体面上に現像
剤の薄層を形成する必要がある。
現像剤の薄層を形成する手段については多くの提案がな
されている。
(a)特開昭54−43037号公報記載の現像剤層形
成装置は層厚規制部材であるドクターブレードに磁性部
材を用いる提案である。かかる提案によって薄層を形成
しようとすると、間隙保持が困難であり部品に対する過
度の加工精度が要求される。
(b)特開昭54−43038号公報記載の現像剤層形
成装置は、一方に自由端を有する板状の弾性体よりなる
現像剤の層厚規制部材を撓ませて押圧させるものである
。かかる提案は弾性体からなる層厚規制部材を撓ませて
発生する押圧力を利用しているため、その押圧力は現像
剤担持体の回転速度、圧接位置及び現像剤層厚等の変動
により変化し易く、また振動し易く、しかもその振動を
抑制する手段が講じられていないため、画像形成装置内
で発生した振動に共振して振動するようになり、このた
め均一な厚さの現像剤層を得ることが困難になるという
問題点がある。また糸クズ、ゴミ等の不純物に弱い欠点
を有する。
(c)特開昭63−155065号公報記載の現像剤層
形成装置は、張設したシート状部材を現像剤担持体の周
面に面接触させることによって現像剤の薄層を形成する
提案である。かかる提案では薄層形成のためにシート状
部材にはかなりのテンションが必要であり、現像剤担持
体に付加される回転トルクは大きくなってしまう。また
層厚ムラが生じ易いという問題点がある。さらに糸クズ
、ゴミ等の不純物に弱く、白スジが出易いという問題点
がある。
(d)特開昭62−17774号公報記載の現像剤層形
成装置は、薄板状の弾性部材を所定の曲率で折り曲げ、
現像剤担持体に弾性的に接触させて層厚規制を行うよう
にした提案である。かかる提案は弾性部材の長手方向の
直線性や曲率についての精度が要求され、これを満たす
ことは容易ではないという問題点がある。
〔発明の目的〕
本発明は、これらの点を解決して良好な画像を安定して
形成するべき、現像剤担持体上の現像剤の層厚を均一に
して安定に形成し、凝集した現像剤が現像領域に移動す
ることを防止し得るようにした現像剤層形成方法と現像
装置を提供することを目的とする。
〔発明の構成〕
本発明の目的は、フィルム材の背面に粒体、液体、又は
気体からなる作用媒体により圧力を作用し、前記フィル
ム材の表面を移動する現像剤担持体の表面に圧接し、前
記フィルム材の表面と前記現像剤担持体の表面との間に
現像剤をすり抜けさせるようにして、前記現像剤担持体
上に現像剤の薄層を形成するようにした現像剤層形成方
法と、かかる現像剤層形成方法を用いて現像剤の薄層を
形成し現像を行う現像装置、即ち現像剤担持体に担持さ
れて現像領域に搬送される乾式現像剤の層厚を規制する
現像剤の層厚規制手段を有する現像装置において、前記
現像剤の層厚規制手段が前記現像剤担持体に対して表面
が接触するように配設したフィルム材と、前記フィルム
材の背面側に粒体、液体又は気体からなる作用媒体を保
持する支持体と、前記作用媒体に圧力を作用して前記フ
ィルム材の表面を前記現像剤担持体に圧接する圧力作用
手段とからなることを特徴とした現像装置とによって達
成される。
〔実施例〕
以下図面を用いて本発明の実施例について説明する。
第1図は本発明の一実施例を示す要部断面図、第2図は
第1図の層厚規制部材2の斜視図である。
図において、lは像担持体である感光体ドラム、2は現
像装置、3はアルミニウム、ステンレス鋼などの非磁性
金属よりなり回転可能に支持された現像剤担持体である
現像スリーブ、4は現像スリーブ3内部に固設され周面
に複数の磁極を有するマグネントローラ、5は層厚規制
部材、6は現像装置2のハウジング、56は層厚規制部
材5を常に正しい位置に保持するための案内部材、57
は圧力作用手段であるコイルバネ、59は層厚規制部材
5によって形成された現像剤薄層、7は現像スリーブ3
に現像バイアス電圧を印加するだめの現像バイアス回路
、12は感光体ドラム1と現像スリーブ3との対向する
現像領域、Dは現像剤、Dsdは現像領域の間隔、θは
層厚規制部材5のフィルム材52の現像スリーブ3表面
に当接する位置とその上流側にある磁極の位置とが、現
像スリーブ3の回転中心に対して張る角度を表しこれを
磁極角度ということにする。
現像装置2内に補給された乾式の現像剤りは、現像装置
2内で撹拌され摩擦帯電すると共に均一にされて、矢示
方向に回転する現像スリーブ3に送られる。現像剤りは
、現像スリーブ3の回転に伴ってその表面に担持され現
像領域12に搬送されようとするが、途中にコイルバネ
57によって現像スリーブ3の表面に圧接する層厚規制
部材5があるため、現像剤りは層厚規制部材5のフィル
ム材52と現像スリーブ3の表面との間をすり抜け、そ
れによって現像剤りの層厚が規制され安定かつ均一な薄
層となって現像領域12に達し、感光体ドラムlの潜像
部分に静電的に吸着され現像が行われる。
第3図〜第5図は層厚規制部材の第1実施例、第2実施
例及び第3実施例を示す拡大斜視図、・第6図は層厚規
制部材の拡大断面図である。
第3図〜第5図は理解し易いように第1図に対して倒立
した状態を示している。
第3図は層厚規制部材の主体をなす包体の第1実施例を
示し、図において、51は断面が矩形(幅は約5 mm
)で合成樹脂或はアルミニウム材からなる棒状部材であ
る支持体、52は可撓性の短冊状をした膜厚45〜70
μmのフィルム材で、これを断面がU字状になるように
曲げ、両側面上部を支持体51の側面に接着剤又は両面
テープ等を用いて固着する。53は後述する粉体、液体
又は気体からなる作用媒体54の流出を防止するための
側端部材で、断面形状が半円形に近いゴム材或はスポン
ジ材等のブロック部材からなり、周面は接着剤を用いて
支持体51及びフィルム材52の両側端に固定される。
一端は先に固定しておき、他端は作用媒体54を充填し
たのち固定して包体5aを形成する。
液体又は気体の作用媒体54を用いるときは、接着部に
ついて気密性が特に必要である。接着剤としてはゴム系
接着剤や粘着性をもった両面テープが好ましく用いられ
る。
第4図は層厚規制部材の包体の第2実施例を示し、本実
施例は第3図の支持体51及び側端部材53をゴム材又
は弾性合成樹脂等を用いて一体構成としたものである。
図において、51aは上記一体構成とした支持体Aで、
斜線で示した接着部にフィルム材52を接着する。51
bは支持体A31aの底面又は側端部に設けた作用媒体
54を充填するための充填口であり、作用媒体54の充
填した後に支持体A31aと同材質の栓を用いて閉鎖さ
れる。
第5図は層厚規制部材の包体の第3実施例を示し、図に
おいて、52aは肉厚約60μmのパイプ状をしたフィ
ルム材、53aは円筒状の弾性材からなる側端部材で、
フィルム材52aの一側端を側端部材53aと接着剤に
よって閉鎖し作用媒体54を充填した後、他の側端も同
様に閉鎖される。かかる構成によって第3図に示す支持
体51とフィルム材52とが一体にされたものとなり、
包体5bが形成される。層厚規制部材5として第6図に
示すように組み立でる場合には、支持体51に相当する
部材として、第5図に一点鎖線で示す補助部材51cを
用いるようにしてもよい。
上記それぞれの包体5a、5bは現像スリーブ3に圧接
・摺動する際に変形するのを防止するためと、案内部材
56の間を滑らかに摺動させるために、第6図に示され
るように包体5a 、 5bの両側面に側板55 、5
5aが接着剤又は小ねじ等を用いて固着され層厚規制部
材5となる。
第6因において、現像スリーブ30回転の下流側の側板
55aは作用媒体54の充填している部分に接する部分
の幅が狭くなるように折り曲げられていて、取り付けら
れるときに作用媒体54の充填している部分を押圧して
フィルム材52の内圧を上昇させるようにしている。
本現像装置2に用いられる乾式の現像剤りは、例えば、
磁性1成分現像剤では、KH2−N−Fブレンドでブレ
ンド比がN:F−2:3からなるメイン樹脂47.5%
とマグネタイト52.5%からなるB L 100部に
対し、660Pワックス3部とボントロンE82を1部
加え、混和・練肉・破砕・分粒工程を経て後述の流動化
剤、クリーニング助剤を@量添加し混合撹拌して得られ
た磁性トナ−2成分現像剤では、粒径が6μm−18μ
mの非磁性トナーと、フェライトコアに樹脂材を被覆し
た粒径が10μm −100,u i(好ましくは30
* m 〜60p m)のキャリアとから成る現像剤が
好ましく用いられる。
トナーについて詳細に説明すると以下の通りである。
(1)熱可塑性樹脂(結着剤)80〜90wt%例:ポ
リスチレン、スチレンアクリル重合体、ポリエステル、
ポリビニルブチラール、エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂
、ポリエチレン、エチレン酢ビ共重合体など、あるいは
上記の混合物。
(2)顔料(着色剤)0〜15vt% 例: 黒  ・・・カーボンブラック イエロー・・・ベンジジン誘導体 マゼンタ・・・ローダミンBレーキ、カーミン6Bなど シアン ・・・銅フタロシアニン、スルホンアミド誘導
体染料など。
(3)荷電制御剤 0wt%〜5wt%プラスドナー:
ニグロシン系の電子供与性染料、アルコキシル化アミン
、アルキルアミド、キレート、顔料、4級アンモニュウ
ム塩など、マイナストナー:電子受容性の有機錯体、塩
素化パラフィン、塩素化ポリエステル、塩基過剰のポリ
エステル、塩素化銅フタロシアニンなど。
(4)流動化剤 Owt%〜1.0wt%例;コロイダ
ルンリ力、疎水性シリカ、シリコンワニス、金属石鹸、
非イオン界面活性剤など。
(5)クリーニング剤(感光体上のトナーのフィルミン
グを防止する)Qwt%〜0.5wt%例:脂肪酸金属
塩、表面に有機基を持つ酸化ケイ素酸、フッ素系界面活
性剤など。
(6)充填剤(画像の表面光沢の改良、原材料費の低減
) 例:炭酸カルシウム、クレー タルク、顔料などこれら
の材料のほか、画像面へのかぶりやトナー飛散を防ぐた
め、磁性粉を少量含有させてもよい。この磁性粉として
は、粒径0.1μm〜1μmの四三酸化鉄、γ−酸化第
二鉄、二酸化クロム、ニッケルフェライト、鉄合金粉末
などが用いられQ、 1wt%〜5vt%含有されるが
、鮮明な色を保つためにはlvt%以下とするのが望ま
しい。
以上(1)、(2)、(3)、(6)の各材料を混和・
練肉・破砕・分粒した後に(4)、(5)を微量添加・
混合撹拌してトナーが得られる。
l成分非磁性現像剤の処方についても、2成分のトナー
の処方と同様でよい。トナーの搬送性を考えると2成分
トナーよりも流動化剤の添量を多くした方が良好である
。一般に流動化剤の添置は0.2wt%〜1.Qwt%
範囲で良好な結果が得られた。
なお、約20Kg/cmの力で塑性変形して紙に定着さ
せる圧力定着用トナーに適する樹脂としてはワックス、
ポリオレフィン類、エチレン酢酸ビニル共重合体、ポリ
ウレタンゴムなどの粘着性樹脂が用いられる。
次に本発明の現像装置の実験結果について説明する。
前記現像剤を用い、層厚規制部材5のフィルム材52に
は、伸縮性の高いウレタンゴム、シリコンゴム、フッ素
ゴム、その他高分子エラストマーフィルムが適用でき、
ポリイミド(カプトン、東し社製商品名)、ナイロン、
ポリエステルテレフタレート(PET)、Uシート(商
品名)を挙げることができる。又、上記エラストマーを
ポリイミドフィルムやガラス繊維、紙等に塗布及び貼合
わせた2層構成のフィルムでもよい。
1成分現像剤のようにこのトナー層規制時にトナーの帯
電を付与する現像方式ではトナーとフィルム材との間の
帯電序列が重要となる。一般にトナーを負に帯電するに
は、ナイロン系フィルムやアシド基を有する高分子フィ
ルム等が選択される。
正に帯電する場合はテフロンシート、ポリエステル、シ
リコンゴム、フッ素ゴム等が適している。
また、2成分現像剤のようにフィルム面の耐摩耗性が要
求される場合にはポリイミドフィルム・ウレタンゴム・
ポリエーテルブロックアシド(アトケムジャパン社の商
品名PEBAX)エラストマー等が選ばれる。
作用媒体54としては、液体或は気体等も用いられるが
この実験においては、磁性粉としては、粒径45〜20
0μm、磁化率55〜loOemu/gの鉄粒子、非磁
性粉としては、粒径350μm又は500μmのガラス
粒子、或は粒径90.120.180μmのSO5粒子
を用い、現像スリーブ3は外径20mmのSUS材で表
面の粗さはRzが2 pm、3 pm、4 pm、5p
mのものを用い、マグネットローラ4の磁極数としては
2.4.6 。
8 、IO,12、で現像スリーブ3表面での磁束密度
が650〜800ガウス(G)のものを用い、それぞれ
の組み合わせについて実験を行った結果、どれについて
も数層以下の現像剤粒子からなる均質な薄層を帰ること
ができた。画像テストを行ったところ、白すし等の発生
もなく良好な画像が得られた。最も代表的な構成例は、 フィルム材52・・・膜厚50μmのポリイミド作用媒
体54・・・粒径120μm、磁化率60emu/gの
磁性粉又は粒径500μmのガラス粒子 現像スリーブ3の表面粗さ・・・Rz−3μmマグネッ
トローラ4・・・磁極数4.磁束密度750Gを組み合
わせたものであった。
なお作用媒体54に関しては、2成分現像剤又は1成分
磁性現像剤を用いる現像に対しては磁性粉が好ましく用
いられるが、ガラス粒子を用いたものでもよい。
次に上記1成分磁性現像剤りと上記層厚規制部材5を用
いた現像装置2によって、現像剤りの搬送量M/A(現
像スリーブ3表面の単位面積当たりのトナー重量即ちm
g/cm”)と帯電率Q /M(単位重量当たりの電荷
即ちμc/g)との関係を実験より求めると、第7図に
示すように層厚規制部材5の圧接力を強くして現像剤り
の搬送量を少なくするほど、即ち層厚を薄くするほど高
い帯電率が得られる結果となった。
トナーの比重や粒径あるいはトナー処方が変化すると絶
対値は異なるがこのような関係は一般的に見られt;。
従って非磁性1成分現像剤でも同様の関係が得られた。
トナーの帯電量が増加すると現像スリーブにAC電圧を
重畳する現像方法あるいはDC電圧を印加する現像方法
、又は磁性1成分現像剤あるいは非磁性1成分現像剤に
おいて画像の鮮鋭性、階調性の面に優れるという結果を
得Iこ 。
トナー層を1層付近に薄層にすることにより、現像スリ
ーブ上のトナーの極性を単一に揃えることも可能となり
、画質面で一層優れたものとなっt;。
また、層厚規制部材5の現像スリーブ3表面に当接する
位置とその上流側にある磁極との間の角度θ(これを磁
極角度という)を変化させた場合の、磁性粒子からなる
層厚規制部材5の当接位置の磁束密度(G)及び現像剤
りの搬送量M/Aは、磁性1戊分現像剤りの場合は第8
図に、2成分現像剤りの場合は第9図に示すようになっ
た。即ち磁性1成分現像剤りでは、磁極角度θが0″か
ら45″付近までは単調に減少するが、磁極角度θが4
5°を超すと搬送量は急激に増大し、60″付近から反
転して減少し、良好な現像剤りの薄層を形成する磁極角
度θの範囲はOo〜20°と70°〜90″である。
2成分現像剤りでは、磁極角度θが45″付近で搬送量
が最小となり、良好な磁極角度θの範囲は00〜20°
と606〜90°であった。
磁極角度θが0″及び90’の場合は、やや厚めの現象
剤りの薄層が得られる。磁極角度θが15″前後と75
6前後の場合は良好な現像が行われる現像剤薄層59が
得られる。このような磁極位置がとられる場合には、マ
グネットローラ4の現像領域12付近の磁極は、磁極間
隔を不等間隔にしたり磁極数を増加するなどの処置を行
うことによって現像条件を悪化させない位置をとること
ができる。
層規制部材5の作用媒体をガラスピーズのような非磁性
作用媒体にすると磁性現像剤にも拘らず第8図や第9図
のような搬送量の強い磁極角度θの依存性はなくなった
又、現像スリーブの内部に複数の磁極を有する現像ロー
ラあるいは磁極を有さない現像ローラの両方において、
あるいは層規制部材の作用媒体が磁性体、非磁性体にか
かわりなく非磁性l成分現像剤では同様に磁極角度の依
存性がないという結果を得ている。
第1O図は非磁性1成分現像剤を用いた現像装置の実施
例を示したもので、第1図に示した薄層形成手段がその
まま利用することができる。但し作用媒体54は磁性を
有している必要はない。また現像スリーブ+03の内側
にはマグネットローラを設ける必要もない。本実施例に
おいては現像スリーブ103として表面粗さが35のS
US材の外径20mm−の円筒を用いた。この現像スリ
ーブ103表面への現像剤の供給は、ニップ幅2m11
1〜5mmで摺接回転する供給ローラ111によるよう
にした。供給ローラI 1. lにはスポンジ材を用い
、現像スリーブ103とIM 1m部に8いては反対方
向に回転するようにした。このような構成によって現像
剤は摩擦帯電によって帯電し、現像スリーブ103に付
着して反時計方向に搬送され、層厚規制部材5によって
薄層状態となり、現像領域において感光体ドラムl上の
潜像の現像が行われる。
〔発明の効果〕
本発明によれば以上説明したように、フィルム材の背面
に作用媒体を充填した層厚規制部材を現像スリーブ表面
に圧力作用手段によって圧接し、上記層厚規制部材のフ
ィルム材面と上記現像スリーブ表面との間を現像剤をす
り抜けさせるようにした。従って、上記圧力作用手段に
よる押圧力は上記作用媒体により均一に伝播し、外部か
らの振動は上北作用媒体により吸収されるので、共振現
象を起こすこともなく、現像スリーブ表面に安定した均
一な現像剤の薄層を形成し、凝集した現像剤を現像領域
に移動することを防止する。それ故、高い解像力を有し
自スジなどの発生しない良好な画像の得られる現像剤層
形成方法と現像装置を提供することができた。
また、本発明に用いられる現像剤はl成分磁性現像剤と
2成分現像剤に限定されるものではなく、1成分非磁性
現像剤についても良好な薄層形成と現像がなされること
が認められた。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す要部断面図。 第2図は第1図の層厚規制部材の斜視図。 第3図〜第5図は層厚規制部材の第1実施例、第2実施
例及び第3実施例を示す拡大斜視図。 第6図は層厚規制部材の拡大断面図。 第7図は本発明の実施例によって得られる現像剤の搬送
量と帯電率との関係を示すグラフ。 第8図、第9図は本発明の実施例によって得られる磁極
角度に対する磁束密度と搬送量との関係を示すグラフ。 810図は本発明の他の実施例を示す要部断面図である
。 1・・・感光体ドラム 3・・・現像スリーブ 5・・・層厚規制部材 7・・・現像バイアス回路 51・・・支持体 51b・・・充填口 53 、53a・・・側端部材 55 、55a・・・側板 57・・・コイルバネ D・・・現像剤 2・・・現像装置 4・・・マグネ/トローラ 6・・・ハウジング 12・・・現像領域 51a・・・支持体A 52 、52a・・・フィルム材 54・・・作用媒体 56・・・案内部材 59・・・現像剤薄層 θ・・・磁極角度

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)フィルム材の背面に粒体、液体、又は気体からな
    る作用媒体により圧力を作用し、前記フィルム材の表面
    を移動する現像剤担持体の表面に圧接し、前記フィルム
    材の表面と前記現像剤担持体の表面との間に現像剤をす
    り抜けさせるようにして、前記現像剤担持体上に現像剤
    の薄層を形成するようにしたことを特徴とした現像剤層
    形成方法。
  2. (2)現像剤担持体に担持されて現像領域に搬送される
    乾式現像剤の層厚を規制する現像剤の層厚規制手段を有
    する現像装置において、前記現像剤の層厚規制手段が前
    記現像剤担持体に対して表面が接触するように配設した
    フィルム材と、前記フィルム材の背面側に粒体、液体又
    は気体からなる作用媒体を保持するための支持体と、前
    記作用媒体に圧力を作用して前記フィルム材の表面を前
    記現像剤担持体に圧接する圧力作用手段とからなること
    を特徴とした現像装置。
  3. (3)前記作用媒体の流出を防止するために前記フィル
    ム材の両側端に弾性材からなる側端部材を配設したこと
    を特徴とする請求項2記載の現像装置。
  4. (4)前記支持体は弾性材よりなることを特徴とする請
    求項2記載の現像装置。
  5. (5)前記フィルム材の両側端に設けた側端部材は前記
    支持体と一体構成であることを特徴とする請求項3記載
    の現像装置。
  6. (6)前記フィルム材と前記支持体とは同一、又は一体
    構成としたことを特徴とする請求項2記載の現像装置。
JP31034888A 1988-12-07 1988-12-07 現像剤層形成方法及び現像装置 Pending JPH02154283A (ja)

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