JPH0486856A - 現像装置 - Google Patents

現像装置

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JPH0486856A
JPH0486856A JP2203118A JP20311890A JPH0486856A JP H0486856 A JPH0486856 A JP H0486856A JP 2203118 A JP2203118 A JP 2203118A JP 20311890 A JP20311890 A JP 20311890A JP H0486856 A JPH0486856 A JP H0486856A
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JP
Japan
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developing roller
toner
protrusion
projecting part
roller
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JP2203118A
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English (en)
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Kazuhiko Kikuchi
和彦 菊地
Shigeto Yoshida
成人 吉田
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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、電子写真装置や静電記録装置等において静電
潜像を可視化する現像装置に関する。
(従来の技術) 一成分現像剤を用いる現像方法の一つとして、加圧現像
法(Impression Deveropsent)
が知られている。この加圧現像法は、現像ローラの表面
にブレードと呼ばれる部材の先端を圧接させることによ
り、その摩擦でトナーに電荷を付与して現像ローラの表
面に緻密なトナー薄層を形成することを特徴の一つとし
ている。そのため、磁性材料が不要で、装置の簡素化お
よび小型化が可能であるとともに、トナーのカラー化が
容易である等多くの利点を有している。
この加圧現像法を採用した現像装置において、ブレード
の圧接部には樹脂やゴム弾性体が通常用いられている。
またブレードの圧接部は、トナー層の厚さの均一化を図
る上からアール形状とする方が有利である。
しかし、このような従来の現像装置では、精度上、ブレ
ードの圧接部を現像ローラの表面に均一に圧接させるこ
とは困難である。このため、現像ローラ上での部分的な
トナーの帯電不足によりトナーの飛散、紙上刃ブリの増
加や濃度ムラ等が生じてしまい、高品位の画像を維持で
きなくなってしまう。
(発明が解決しようとする課題) 本発明はこのような課題を解決すべくなされたもので、
濃度ムラ、紙上刃ブリ等の不良画像のない高品位の画像
が得られ、かつ長期間の使用においても画質の劣化が生
じない現像装置を提供することを目的とする。
[発明の構成] (課題を解決するための手段) 本発明の現像装置は上記の目的を達成するために、静電
潜像保持体に対向配置された現像ローラと、この現像ロ
ーラの表面に現像剤薄層を形成する現像剤薄層形成手段
とを具備し、現像剤薄層を静電潜像保持体に近接または
接触させることによって静電潜像を可視化する現像装置
において、現像剤薄層形成手段は、少なくとも画像形成
幅全域に延在する支持部材と、この支持部材上に少なく
とも画像形成幅全域に延在しかつ現像ローラの表面に向
けて設けられた第1の突起部と、この第1の突起部上に
少なくとも画像形成幅全域に延在しかつ現像ローラの表
面に向けて設けられた第1の突起部より微小な第2の突
起部とを具備することを特徴としている。
(作 用) 本発明の現像装置では、現像剤薄層形成手段の支持部材
上に設けられた第1の突起部の上に、第1の突起部より
微小な第2の突起部を設けたので、現像ローラとの柔軟
な圧接状態が得られ、この結果、現像剤薄層形成手段の
現像ローラへの押圧力を軽減できるとともに、高精度を
要することなく現像ローラの表面に均一な現像剤薄層を
形成することが可能となる。
(実施例) 以下、本発明の実施例を図面を参照しながら詳細に説明
する。
第1図は本発明に係る一実施例の接触型−成分非磁性現
像装置(以下、単に現像装置と呼ぶ。)の全体構成を示
す断面図である。
同図に示すように、この現像装置10は、静電潜像保持
体である感光体ドラム11表面に形成された静電潜像の
上に現像剤である非磁性トナー(以下、単にトナーと呼
ぶ。)Aを転移させて静電潜像を可視化するための現像
ローラ12と、トナーAを収容したトナー収容器13と
、このトナー収容器13内のトナーAを撹拌するミキサ
ー14と、トナー収容器13内のトナーAを現像ローラ
12に供給するトナー供給ローラ15と、現像ローラ1
2表面にトナー薄層を形成するための現像剤薄層形成手
段であるブレード16とからその主要部が構成されてい
る。
次にこの現像装置10における現像プロセスについて説
明する。
トナー容器13内に収容されたトナーAは、ミキサー1
4により撹拌されつつトナー供給ローラ15に送られ、
さらにこのトナー供給ローラ15により現像ローラ12
に供給される。ここて、トナーAは、回転する現像ロー
ラ12との表面摩擦により負に帯電し現像ローラ12の
表面に静電的に吸着して搬送される。この後、現像ロー
ラ12表面に付着したトナーAは、ブレード16により
その搬送量が規制されて薄層化されると同時に、現像ロ
ーラ12及びブレード16との摩擦により再び摩擦帯電
して緻密なトナー層となって搬送される。この後、現像
ローラ12の表面に付着したトナーAは、感光体ドラム
11との接触により感光体ドラム11表面の静電潜像の
上に転移する。
これにより静電潜像が可視化される。転移しなかった現
像ローラ12表面のトナーAは、リカバリーブレード(
マイラーフィルム)17を擦り抜はトナー容器14内に
戻る。
ところで、この実施例では、負帯電の有機感光体ドラム
11を使用した反転現像方式を採用しているため、トナ
ーAとして負帯電性のトナーが用いられ、ブレード16
としてはトナーAを負帯電させやすい材質のものを使用
している。また感光体ドラム11の表面電位は一550
vであり、これに対して現像ローラ12の金属シャフト
12aへは、現像バイアス電位として一200Vが保護
抵抗を介して印加されている。また現像ローラ12は、
感光体ドラム11の表面と常に1〜5mm程度の接触幅
(現像ニップ)を有しながら、感光体ドラム11の回転
速度に対し約1〜4倍径度の速度で図中矢印a方向に回
転している。
なお、上述の現像プロセスにおいて何らかの原因で現像
ローラ12からトナーAが落ちると本体装置内または転
写紙を汚してしまうため、本実施例では、トナーAを溶
着させるような可塑剤等からなるトナー溶着部材18を
現像装置10の下部に取付けている。またこれにより、
現像装置10を上下反対に置いた場合でもトナーAの散
乱を防ぐことができる。
上記のブレード16は、第1のブレードホルダ16a1
スペーサ16b及び第2のブレードホルダ16cにより
装置本体に支持されている。また19は第1のブレード
ボルダ16′aに取付けられブレード16の裏面との間
にモルトブレン等からなる発泡材20を挟持するための
バッフル板である。このようにバッフル板19とブレー
ド16の裏面との間に発泡材20を挟持することで、ト
ナー容器13からのトナーAの漏れやブレード16の振
動を防止している。
またこのブレード16は、その先端部分(チップ162
)で現像ローラ12の表面を適宜な力で押圧するよう、
回転軸21を支点として複数の圧縮スプリング22によ
り常時付勢されている。これら圧縮スプリング22のバ
ネ定数はブレード16(薄板バネ材161)のバネ定数
よりも低いため、前記先端部分(チップ162)が摩耗
してもほとんどその加圧力には変化はない。
次に上述した現像ローラ12について詳細に説明する。
第2図は現像ローラ12を示す斜視断面図である。
この現像ローラ12に要求される特性としては、“導電
性及び弾性を有する”ということである。
これを満足する最も簡単な構成としては、例えば金属シ
ャフトの外周を導電性ゴムローラで覆ったもの等が挙げ
られるが、この実施例の現像方式では、トナーを現像ロ
ーラ12の表面に圧接させつつ搬送することから表面の
平滑性が要求される。
そこで、この実施例の現像ローラ12は、金属シャフト
である支持体12aの外周に、例えば導電性シリコンゴ
ムやウレタンゴム等からなる弾性体層12bを設け、さ
らにこの弾性体層12bの表面に導電性ポリウレタン系
の導電層12cを設けた二層構造としている。
弾性体層12bとしては、導電性のものとそうでないも
のが考えられるが、導電層12cに剥離や傷が生じる場
合を考慮して導電性のものの方が望ましい。
弾性体層12bのゴム硬度は、現像ローラ12と感光体
ドラム11との間に適当なニップ幅を得るための荷重や
現像ローラ12のトルクに直接影響を与える要素となる
。また、梱包時や長時間の放置によるJ I 5K63
01に示される永久歪については、これが10%を越え
ると画像に現像ローラ回転周期のムラが生じることが分
っているので、弾性体層12bの圧縮歪は10%以下、
望ましくは5%以下としなければならない。ゴム硬度と
永久歪との関係は一般にゴム硬度が高い程永久歪は小さ
くなるという傾向があるので、材料と相互のバランスが
重要となる。
また、導電層12cは、直接トナーや感光体ドラム11
と接触される面であるため、可塑剤、可硫剤、プロセス
オイル等のしみ出しによりトナーや感光体ドラム11表
面を汚染しないものに限り、その表面の平滑性について
は、最大表面粗さが3μm以下であることが望ましい。
それ以上になると表面の凸凹の模様が画像に現れやすく
なる。
この最大表面粗さが3μm以下という導電層12Cの平
滑度を実現する方法としては、弾性体層12bの上に十
分な膜厚の導電層12Cを付けた後、後加工(研磨)に
より所定の外径、表面粗さに仕上げる方法が考えられる
が、この方法だとコストが高くなる。そこで、後加工を
要することなく仕上げる方法が望まれるか、そのために
は弾性体層12bの表面粗さ、導電層12cの膜厚、及
び導電層12cを形成するための塗料の粘度を最適に選
択しなければならない。すなわち、塗料の粘度が低いも
のほど、かつ弾性体層12bの表面粗さが大きいほど、
導電層12cの膜厚を大きくしなければならない。
さらに、導電層12cの材料自体の伸びもここでは無視
できない点である。すなわち、これが50%以下では、
導電層12cは弾性体層12bの弾性変形に追従できず
、特に弾性変形の大きい両端部で亀裂が生じやすくなる
。また弾性体層12bの材料自体の伸びと導電層12c
の材料自体の伸びとの差も200以下、つまりそれぞれ
の伸びをLe%Llとすれば1Le−Lll≦200を
満足しなければ、同様に導電層12cに亀裂が生じてし
まい、また現像ローラ12の1回転内の濃度ムラが生じ
やすくなってしまう。
また、導電層12cはトナーを負帯電させることから正
に摩擦帯電しやすい材料が要求され、トナ、−搬送性に
も優れていなければならない。現像ローラ12の特性と
して、金属シャフトからなる支持体12aと導電層12
cの表面との間の抵抗については、現像バイアス電源と
金属シャフト12aとの間に任意の抵抗値の抵抗を介在
させて現像実験を行うことで、現像ローラ表面の電位と
抵抗値及び画像との相関を得た。その結果を第3図に示
す。なお、このときの現像バイアス電源の電圧は一20
0■である。
同図から明らかなように、抵抗値lXl0’Ω以上の抵
抗値において、白ベタ画像と黒ベタ画像とでは、現像時
の現像ローラ表面電位が違った値を示し、白ベタ画像で
は白地潜像電位に、黒ベタ画像では黒ベタ潜像電位に近
付く傾向を示す。
つまり大面積の画像部を有する画像では、画像部潜像電
位と現像ローラ表面電位との電位差が小さくなって濃度
の薄い画像となり、反対に画像部の面積が小さい細線画
像等の場合、現像ローラ表面電位は白地潜像電位に近付
くため画像部との電位差が大きくなり細線が太くなって
しまい、メリハリのない画像となってしまう。
このような現像ローラ表面電位の変動は、現像時に上記
抵抗中を流れる電流によって生じている。
すなわち、黒ベタ現像時には負に帯電したトナーが現像
ローラ12から感光体ドラム11へ移転するため、現像
ローラ12から現像バイアス電源に向かう電流が流れる
。白ベタ現像時には、感光体ドラム11の表面電荷が現
像ローラ12によって除電され、現像バイアス電源から
現像ローラ12へ向かう電流が流れる。このような電流
によって抵抗両端に電位差が生じ、上記のような現像ロ
ーラ表面電位の変動が生じるのである。
この傾向は、特に抵抗値が1×106Ω以上で顕著であ
った。このことから、支持体12aと導電層12cとの
間の現実の抵抗値はlX10aΩ以下、好ましくはlX
l0’Ω以下のときに良好な画像を得られることが確認
された。
但し、支持体12aと弾性体層12bとの間には、実際
は接着層やブライマー処理層等が存在するので、これよ
りも低くする必要がある。
この実施例では弾性体層12bおよび導電層12Cの抵
抗値をそれぞれ1×106Ω・Cm以下とすることで良
好な結果を得た。
以上のことから、本実施例の現像ローラ12においては
、弾性体層12bにゴム硬度(J I S −A)35
’以下、伸び250〜500%程度、抵抗値lX10’
Ω・cm以下の導電性シリコンゴムまたは導電性ウレタ
ンゴムを使用し、導電層12cは導電性ポリウレタン塗
料、たとえば日本ミラクトロン■社製の商品名“スパレ
ックス“抵抗値10’ 〜105Q・cms伸び1oo
〜4o。
%程度のものを使用した。この結果、現像ローラ12全
体としてのゴム硬度は30〜50’前後となった。また
、表面粗さ5〜10μmの弾性体層12bに対して、ス
プレー塗布により膜厚5o〜100μm程度の導電層1
2cを形成することにより、最大表面粗さ3μmの現像
ローラ12を実現できた。これにより、歪みの回復速度
も良好で、高品位な画像が得られる現像ローラ12を実
現できた。
次にこの実施例の現像装置10におけるブレード16お
よびその周囲について説明する。
第4図はブレード16の詳細を示す斜視図である。同図
に示すように、このブレード16は、薄板バネ161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162を長手方向に少なく
とも画像形成幅よりも大きい領域に設はマウントし、そ
の両端部にウレタンフオーム等か・らなるシール材16
3を貼付けることにより構成されている。 前記薄板バ
ネ161は、ステンレスや銅系のバネ材よりなり、好ま
しくは、バネ定数が大きいとチップ162の摩耗の速度
が速いため、ステンレスよりもバネ定数が小さいベリリ
ウム銅・リン青銅・洋白等の銅系のバネ材を使用するこ
とにより、チップ162の摩耗を極力少なくすることが
できる。なお、この実施例ではコスト面から板厚が 0.2mmのリン青銅板を使用している。
前記シール材163は、断面がチップ162の高さより
も厚いため、チップ162が現像ローラ12に圧接され
るときトナーの両端方向への移動を確実にシールするこ
とができる。
またブレード16においては、チップ162が現像ロー
ラ12に対して確実に圧接されなければトナー薄層の形
成にムラが生しる。したがって、チップ162が現像ロ
ーラ12と接する部分の精度が要求される。実験により
真直度50μm以下であれば、トナー薄層形成のムラが
無視できるレベルになることが分っている。
ところで、前述した米国特許3,152.012等に開
示されたブレードでは精度として100μmか限界であ
る。これに対し、本実施例におけるブレード16では、
薄板バネ161上に断面が半球形状のチップ162をマ
ウントすることにより、チップ162の精度が100μ
mだとしても、薄板バネ161の弾性により容易にしか
も確実にムラのないトナー層を形成することができる。
また、本実施例におけるブレード16においては、第5
図に示すように、チップ162は薄板バネ161の端部
からdlだけ離れた位置からマウントされている。すな
わち、この薄板バネ161の先端部分は、成形や接着に
よって薄板バネ161にチップ162をマウントすると
きの押え及び位置決めに利用される。これにより、薄板
バネ161の短手方向のマウント精度ひいては現像ロー
ラ12との接線方向の精度を向上させることができる。
なお、dlをあまり大きくとるとトナーの流れによる圧
力により、トナー層形成不良が生じるおそれがあるため
0,5〜5mm程度が適当である。
望ましくは0.5〜2mm程度が最適である。また薄板
バネ161の長手方向両端部にはチップ162がマウン
トされていない部分が存在する。この部分に上述のシー
ル部材163が貼付けられる。
すなわちチップ162の長手方向の長さLpは薄板バネ
161の長さLcよりもd2 +d3分だけ短いという
ことになる。なおこのd2 +d3の長さはシール性を
考えると片側最低2mm程度必要であるが、あまり長く
とりすぎると現像装置10自体が大きくなるため、d2
 +d3は4〜30mm程度、望ましくは4〜20mm
程度にするのがよい。
また、このときのチップ162の長さLpは、有効現像
幅よりも大きく、薄板バネ161の長さLcは現像ロー
ラ12の幅と同等もしくは現像ローラ12のサイドシー
ル(図示せず)にかかる程度に設定する。
また、現像ローラ12と当接する部分のチップ162の
半径は、あまり小さいとトナーの帯電量が小さくなって
転写紙上のカブリが増大し、大きすぎると現像ローラ1
2との接触幅が大きくなってその分必要トルクが増大し
、かつ現像ローラ12上のトナー層厚が薄くなって画像
濃度の低下を招くため、適当な範囲におさめる必要があ
る。
第6図は本実施例のブレード16におけるチップ162
を拡大して示す断面図である。
同図に示すよ、うに、このチップ162は、断面半円状
の第1の突起部162aの先端に、この第1の突起部1
62aより微小な断面半円状の第2の突起部162bを
設けて構成されている。
これにより、第2の突起部162bは現像ローラ12と
の圧接に変形を伴いながら柔軟に対応するため、薄板バ
ネ161上のチップ162の真直度の精度が多少悪くて
も、現像ローラ12表面に良好なトナー薄層を形成する
ことができる。この結果、白抜けや濃度ムラ等の画像不
良をなくすことができる。
このとき、濃度ムラの程度は前記第2の突起部162b
の断面形状の縦横比に依存する。すなわち、第7図に示
すように、第2の突起部162bの幅をW1高さをHと
するとH/Wに依存する。
第8図は第2の突起部162bの幅W及び高さHと濃度
ムラとの関係を示すグラフである。このグラフにおいて
、O印は濃度ムラがおおむね良好、X印は濃度ムラが不
良であることを示している。
このグラフから明らかなように、グラフ上の斜線で塗り
潰した範囲において濃度ムラのない良好な画像が得られ
た。これに対し、第2の突起部162bの幅Wに対し高
さHがおよそ1.5倍以上大きい場合は、現像ローラ1
2との圧接による現像ローラ12の回転方向への剪断力
により第2の突起部162bが剪断破壊されたり、急激
に摩耗したりして濃度ムラが生じることが確認された。
また、第2の突起部162bの幅Wがおおむね2mm以
上になると柔軟性の不足によりチップ162の真直度の
精度不良を吸収できなくなることも分った。
以上のことから、濃度ムラのない良好な画像を得るため
には、 W≦2.0mm、かつ 0、2≦H/W≦ 1.5 の各関係を満足することが要求される′ことか分った。
第9図乃至第18図はそれぞれ本発明に係る他の実施例
の現像装置におけるチップについて説明するための図で
ある。
第9図に示すチップ162は、第1の突起部162a上
において第2の突起部162bを、現像ローラ12の回
転方向に対して上流側に配置するとともに、第1の突起
部162aの先端も現像ローラ12の表面に接触するよ
うな形状となっている。
この場合、第2の突起部162bによりトナーの通過量
を規制した上で第1の突起部162aと現像ローラ12
との接触面で確実にトナーを摩擦帯電させることができ
る。なお、この場合、第2の突起部162bは現像ロー
ラ12の表面と接触してもしなくてもよい。
また、第10図に示すように、第1の突起部162・a
上に2つの第2の突起部162b、162Cを設けても
よい。なお、このチップ162は第8図に示したチップ
162に第9図に示した第2の突起部162bを付加し
たものである。さらに、第11図及び第12図に示すよ
うに、第1の突起部162aの上に3つの第2の突起部
162b。
162c、162dを設けたり、さらに多くの第2の突
起部を設けてもかまわない。このように、第1の突起部
162aの上に複数の第2の突起部を設けることにより
、現像ローラ12とチップ162全体として接触面積が
広くなり、この結果、トナーに帯電を付与する能力が向
上してトナー層形成を長期間安定化することが可能とな
る。
さらに先の実施例では、支持部材として薄板バネを使用
したが、上述の如くチップ162の第1の突起部162
aの上に微小な第2の突起部162bを設けることによ
り、第13図及び第14図に示すように、支持部材16
2として厚板やブロック等の剛体を用いることが可能と
なる。
また、チップ162の第1の突起部162aの断面形状
は半円形に限らず、例えば第15図に示すように、その
他の放物面を有するものや、第16図に示すように平板
状のものであってもかまわない。
また第2の突起部162bの断面形状も半円形に限られ
たものではなく、前記各関係を満足するものであれば、
例えば第17図や第18図に示すように、その他の放物
面や矩形の断面形状を持つようなものであってもよい。
次にトナー供給ローラ15について説明する。
トナー供給ローラ15は、現像ローラ12へのトナーの
供給と現像後の現像ローラ12上の残存トナーの掻き取
りという2つの役割を有している。
このトナー供給ローラ15は、金属シャフト15aの周
囲に、抵抗値106Ω・cm以下の導電性を有する密度
0.045g/c膳2、セル数50〜60セル/ 25
 m m程度の軟質発泡ポリウレタンフオーム層15b
を設けて構成される。また、現像ローラ12に対する接
触深さは0.2〜1.0mm程度であり、回転速度は現
像ローラ12に対して反対方向に172〜等速に設定さ
れている。
そして現像ローラ12と同電位のバイアス電圧が加えら
れている。
なお、以上説明した実施例では、ブレード16は現像ロ
ーラ12の回転に対してアゲンストの位置で支持されて
いるが、現像ローラ12の回転に対してウィズの位置で
支持するようにしてもよい。
[発明の効果コ 以上説明したように本発明によれば、濃度ムラや紙上刃
ブリ等の不良画像のない高品位の画像が得られ、かつ長
期間の使用においても画質の劣化が生じない現像装置を
実現できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る一実施例の現像装置の全体構成を
説明するための断面図、第2図は第1図における現像ロ
ーラの詳細を示す斜視断面図、第3図は第1図の現像装
置における現像ローラの表面電位と抵抗値及び画像との
相関を示すグラフ、第4図は第1図におけるブレードの
詳細を示す斜視図、第5図は第4図の正面図、第6図は
第4図のブレードの先端部の形状を拡大して示す側面図
、第7図は第6図のチップの先端部を拡大して示す側面
図、第8図は第7図における第2の突起部の幅W及び高
さHと濃度ムラとの関係を示したグラフ、第9図乃至第
18図はそれぞれ本発明に係る他の実施例の現像装置に
おけるチップについて説明するための側面図である。 10・・・現像装置、11・・・感光体ドラム、12・
・・現像ローラ、16・・・ブレード、161・・・薄
板バネ、162・・・チップ、162a・・・第1の突
起部、162b・・・第2の突起部。 第 囮 第 図 第3 図 第 図 第8 図  fmml 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 第16 図 第18 図 第10 図 第 図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)静電潜像保持体に対向配置された現像ローラと、
    この現像ローラの表面に現像剤薄層を形成する現像剤薄
    層形成手段とを具備し、前記現像剤薄層を前記静電潜像
    保持体に近接または接触させることによって静電潜像を
    可視化する現像装置において、 前記現像剤薄層形成手段は、少なくとも画像形成幅全域
    に延在する支持部材と、この支持部材上に少なくとも画
    像形成幅全域に延在しかつ前記現像ローラの表面に向け
    て設けられた第1の突起部と、この第1の突起部上に少
    なくとも画像形成幅全域に延在しかつ前記現像ローラの
    表面に向けて設けられた前記第1の突起部より微小な第
    2の突起部とを具備することを特徴とする現像装置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0744011A (ja) * 1993-07-29 1995-02-14 Toshiba Corp 現像装置並びに現像方法並びに画像形成装置
JPH0950183A (ja) * 1995-08-08 1997-02-18 Bando Chem Ind Ltd 一成分系乾式現像装置のトナー薄層形成ブレード
JP2009042696A (ja) * 2007-08-10 2009-02-26 Canon Inc 現像装置及び現像剤担持体
JP2017181813A (ja) * 2016-03-30 2017-10-05 キヤノン株式会社 現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置

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