JPH06149060A - 現像装置 - Google Patents

現像装置

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JPH06149060A
JPH06149060A JP30233092A JP30233092A JPH06149060A JP H06149060 A JPH06149060 A JP H06149060A JP 30233092 A JP30233092 A JP 30233092A JP 30233092 A JP30233092 A JP 30233092A JP H06149060 A JPH06149060 A JP H06149060A
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JP
Japan
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magnetic
developer
magnetic field
sleeve
image
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JP30233092A
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Inventor
Tomoaki Yokoyama
知明 横山
Makoto Takase
誠 高瀬
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Minolta Co Ltd
Original Assignee
Minolta Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 磁石体7の感光体対向部に同一極性の2つの
磁極N1,N2を隣接し、これらにより形成される磁界分
布が、それぞれの磁極対向部に極大磁界MFLMAX1,M
LMAX2を有し、極大磁界の磁束密度をBrLMAX1、下流
側の極大磁界の磁束密度をBrLMAX2、上記2つの極大
磁界の間に形成された極小磁界MFLMINの磁束密度をB
LMINとすると、これらがBrLMAX1>BrLMAX2>Br
LMINの関係を満足するように設定し、2つの磁極N1
2の対向部に保持された現像剤が共に感光体1と接触
するようにした。 【効果】 十分必要な画像濃度を確保でき、トナー画像
の掻き取りや白筋状の画像欠損のない高品質の画像を得
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、複写機やプリンタなど
の画像形成装置において、感光体上の静電潜像にトナー
を供給してこれを可視像化する現像装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、上記現像装置として、外周部に複
数の磁極を有し、非回転状態に固定された磁石体と、こ
の磁石体に回転駆動可能に外装されたスリーブとからな
る現像ローラを感光体に対向配置するとともに、上記磁
石体の感光体対向部には単一の磁極だけを設け、上記磁
石体の磁力によってスリーブの外周に2成分現像剤を保
持し、この現像剤をスリーブの回転と共に搬送しなが
ら、上記単一の磁極に保持された現像剤を感光体に接触
させて静電潜像を現像するものが知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記現
像装置では、上記単一の磁極に保持されている現像剤だ
けを感光体に接触させているので、スリーブ回転方向に
関する感光体と現像剤の接触幅が狭く、そのため環境の
変動によってトナーの帯電量が変化すると画像濃度も対
応して変化する(低湿度環境に変化したときは画像濃度
が低下する。)という欠点があった。
【0004】また、画像濃度を確保するために感光体と
現像ローラの対向部に高密度状態で現像剤を保持するも
のとすれば、感光体から離れて行く現像剤穂によって感
光体上へ付着したトナーが掻き取られ、画像上に掻き取
り模様が表れて画質不良を招来するという欠点があっ
た。
【0005】さらに、スリーブの外周に微小ギャップを
隔てて対向する穂高規制板を設け、この穂高規制板でス
リーブと感光体の対向部に搬送する現像剤量を規制する
ようにした現像装置では、上記穂高規制板とスリーブと
の間にバリやトナーの塊などの大径異物が詰まると、こ
の異物によって現像剤が退けられ、画像上に白筋状の画
像欠損部が現れるという欠点があった。
【0006】そこで、本発明は、トナー帯電量の変化に
かかわらず安定した画像濃度を確保でき、また、トナー
画像の掻き取りや白筋状の画像欠損のない高品質の画像
を得ることを目的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明は上記目
的を達成するためになされたもので、外周部に軸方向へ
延びる磁極を複数有し、非回転状態に固定された磁石体
と、この磁石体に回転駆動可能に外装されたスリーブと
を備え、上記磁石体の磁力によって上記スリーブの外周
に現像剤を保持し、上記スリーブの回転に基づいて該ス
リーブに対向する感光体の外周面に上記現像剤を接触さ
せるようにした現像装置において、上記磁石体の感光体
対向部に同一極性の2つの磁極を隣接し、これらの磁極
により形成される磁界分布が、それぞれの磁極対向部に
極大磁界を有し、スリーブ回転方向に関して上流側の極
大磁界の磁束密度をBrLMAX1、下流側の極大磁界の磁
束密度をBrLMAX2、上記2つの極大磁界の間に形成さ
れた極小磁界の磁束密度を磁束密度をBrLMINとする
と、これらの磁束密度がBrLMAX1>BrLMAX2>Br
LMINの関係を満足するように設定し、上記2つの磁極の
対向部に保持されたスリーブ上の現像剤が共に感光体と
接触するようにしたものである。
【0008】
【作用】上記構成を有する現像装置では、スリーブの回
転と共に搬送される現像剤は、上記同一極性の2つの磁
極により形成された反発磁界によって上流側極大磁界に
対応して現像剤溜まりを形成し、ここで現像剤が撹乱さ
れる。また、撹乱されている現像剤が感光体に接触して
効率良く静電潜像が現像される。上記現像剤溜まりの現
像剤は、順次この現像剤溜まりに搬送されてくる現像剤
により押し出されて下流側極大磁界に対応する位置に移
動し、感光体に再び接触して静電潜像を現像する。ま
た、上記現像装置では、磁束密度がBrLMAX1>Br
LMAX2>BrLMINの関係を満足するように設定されてお
り、極小磁界下流側の磁力変化率が極小磁界上流側の磁
力変化率よりも小さくしてある。したがって、当該下流
側における現像剤穂は柔らかく、感光体に対する摺擦力
が弱いので、感光体に付着したトナーを掻き取ることも
ない。さらに、現像剤溜まりから下流側に移動する現像
剤から分離したトナーは、下流側の磁極に保持されて感
光体に接触している現像剤で捕獲され、現像装置からの
落下が防止される。
【0009】
【実施例】以下、添付図面を参照して本発明の実施例に
ついて説明する。図1において、1は感光体、2は本発
明に係る現像装置である。上記感光体1は、外周面に有
機感光体層を有する円筒体で、図示しない光学系からイ
メージ光が露光されて静電潜像が形成されるようになっ
ており、図示しない駆動モータによって周速180mm
/secで矢印a方向に回転するようになっている。
【0010】上記現像装置2は、下部ケーシング3と上
部ケーシング4とからなる空間内に、感光体1側から順
次後方に現像ローラ8、撹拌ローラ12、供給ローラ1
7を収容している。
【0011】上記現像ローラ8は、非回転状態に固定さ
れた磁石体7と、この磁石体7に回転駆動可能に外装さ
れたスリーブ6とからなる。上記スリーブ6は、非磁性
導電材、例えばアルミニウムを外径24.5mmの円筒
体に形成したもので、外周面にはサンドブラスト処理に
て微小凹凸が形成され、感光体1とDs=0.6mmの
現像ギャップを隔てて対向し、矢印b方向に回転数22
6rpmで回転駆動可能としてある。また、スリーブ6
の上部には、上部ケーシング4に設けた穂高規制板9が
Db=0.5mmの穂高規制ギャップを隔てて対向させ
てある。さらに、スリーブ6と下部ケーシング3との間
にはD=1.0mmのギャップが設けてある。さらにま
た、上部ケーシング4の感光体対向部にはポリエチレン
フィルムからなる粉煙防止マイラ10が取り付けてあ
り、その自由端部が感光体1の外周面に接触させてあ
る。
【0012】上記磁石体7は外周部に軸方向に延びる複
数の磁極N1,N2,S1,N3,N4,S2が設けてある。
なお、“N”,“S”はそれぞれ磁極の極性を示す。そ
して、上記磁極N1,N2はスリーブ6と感光体1の対向
領域18(以下「現像領域18」という。)に隣接して
対向させてあり、これら磁極N1,N2の対向部に形成さ
れた磁界H1,H2が反発し合って反発磁界H0が形成さ
れている(図2参照)。また、上記複数の磁極N1
…,S3によって形成される磁界は、図3に示すよう
に、磁極N1,N2に対応してそれぞれ極大磁界MF
LMAX1,MFLMAX2、これら極大磁界MFLMAX1,MF
LMAX2の間に極小磁界MFLMINが形成され、スリーブ回
転方向に関して上流側の極大磁界MFLMAX1の磁束密度
をBrLMAX1、下流側極大磁界MFLMAX2の磁束密度をB
LMAX2、極小磁界MFLMINの磁束密度をBrLMINとす
ると、これらがBrLMAX1>BrLMAX2>BrLMINの関係
を有するように設定されている。さらに、磁極N3,N4
は撹拌ローラ12の対向部に配置されており、これらの
間に反発磁界が形成されている。さらにまた、磁極S1
は磁極N2と磁極N3の間、磁極S2は磁極N4と磁極N1
の間に配置されている。
【0013】上記撹拌ローラ12は、支軸13と、この
支軸13に嵌挿した複数の羽根部14と、この羽根部1
4の周囲に設けた複数バケット15とからなるバケット
ローラで、外径36mmを有し、現像剤撹拌搬送路11
(以下「撹拌路11」という。)に矢印c方向に回転数
240rpmで回転駆動可能に設けてある。
【0014】上記供給ローラ17は現像剤供給搬送路1
6(以下「供給路16」という。)に設けてあり、矢印
d方向に回転数192rpmで回転駆動可能としてあ
る。なお、撹拌路11と供給路16の間には下部ケーシ
ング3を上方に延設して仕切壁5が形成されており、こ
の仕切壁5の両端に設けた通路(図示せず)を介して撹
拌路11と供給路16が連通されている。
【0015】上記構成からなる現像装置2では、トナー
とキャリアとからなる2成分現像剤が撹拌路11と供給
路16に収容される。上記キャリアは平均粒径60μm
のバインダ型キャリアが使用されている。上記トナーは
絶縁性非磁性トナーで、キャリアと摩擦接触することに
より負極性に帯電し、キャリアを正極性に帯電するもの
が使用されている。なお、トナーはスチレンアクリル共
重合体100重量部、負帯電用荷電制御剤4重量部およ
び顔料5重量部を溶融混合した後冷却し、粉砕、分級し
て平均粒径10μmとしたものである。これらのキャリ
アとトナーは、キャリア95重量部、トナー5重量部の
割合で混合されている。
【0016】そして、供給路16の現像剤は供給ローラ
17の回転に基づいて混合撹拌されながら手前側から奥
側に搬送され、仕切壁5の奥側通路を介して撹拌路11
に送り込まれる。一方、撹拌路11の現像剤は撹拌ロー
ラ12の回転に基づいて混合撹拌されながら奥側から手
前側に搬送され、仕切壁5の手前側通路を介して供給路
16に送り戻される。すなわち、現像剤は撹拌路11と
供給路16を循環搬送されながら混合され、その混合過
程でトナーとキャリアが摩擦接触して所定の極性、電位
に帯電される。また、撹拌路11の現像剤はバケット1
5に掬われ、磁極N4の対向部で現像ローラ8に供給さ
れる。
【0017】現像ローラ8に供給された現像剤は、磁石
体7の磁力によってスリーブ6の外周に保持され、スリ
ーブ6の回転と共に矢印b方向に搬送され、穂高規制板
9で搬送量が規制される。穂高規制板9の先端を通過し
た現像剤は引き続きスリーブ6の回転により矢印b方向
に搬送され、現像領域18において磁極N1とN2の対向
部で矢印a方向から移動して来る感光体1の外周面と順
次に接触し、この感光体1の外周に形成されている静電
潜像にトナーを供給して可視像化する。現像領域18に
おける現像剤の動きは後に詳述する。現像領域18を通
過した現像剤は、スリーブ6の回転と共に矢印b方向に
搬送され、磁極N3とN4との間でこれらの磁極N3,N4
で形成された反発磁界によりスリーブ6から剥離され、
撹拌路11を搬送されている現像剤に混合される。
【0018】現像領域18における現像剤の動きについ
て説明する。まず、磁極N1,N2の対向領域では、上述
の通り、極大磁界MFLMAX1,MFLMAX2、極小磁界MF
LMINの磁束密度BrLMAX1,BrLMAX2,BrLMINがBr
LMAX1>BrLMAX2>BrLMINの関係に設定されており、
極大磁界MFLMAX1から極小磁界MFLMINまでの磁束密
度変化率が、極小磁界MFLMINから極大磁界MFLMAX2
までの磁束密度変化率よりも大きくなっている。ところ
で、磁気吸引力は下記する式により表され、磁束密度の
変化率に比例することが知られている。 F∝Br・(∂B/∂r) F:磁気吸引力 Br:磁束密度 ∂B/∂r:半径方向の磁束密度変化率 つまり、極大磁界MFLMAX1から極小磁界MFLMINまで
の領域の磁気吸引力は、極小磁界MFLMINから極大磁界
MFLMAX2までの領域の磁気吸引力よりも強くなってい
る。
【0019】そのため、図1,4に示すように、現像領
域18に搬送されてきた現像剤は、上記反発磁界H0
規制されて磁極N1の対向部で現像剤溜まり19を形成
し、ここで現像剤は撹乱され、スリーブ回転方向のみな
らずスリーブ軸方向にも移動する。したがって、スリー
ブ6と穂高規制板9との間にトナーの塊などの異物が詰
まり、この異物によって現像剤が退けられることにより
スリーブ表面に現像剤不存在部が出来ても、現像剤溜ま
り19における現像剤の移動により現像剤不存在部が消
去され、画像上に白筋模様の無い画像が安定的に得られ
る。また、現像剤溜まり19の現像剤は、その撹乱によ
ってトナーとキャリアが接触してトナーの帯電量が向上
しているとともに、感光体1に効率良く接触するので、
高濃度のトナー像が形成される。
【0020】次に、現像剤溜まり19の現像剤は、この
現像剤溜まり19に順次送られてくる現像剤に押し出さ
れて矢印b方向に移動する。また、磁極N2の対向部に
移動した現像剤は、ここでの磁気吸引力は上記の通り弱
くなっているので柔らかい穂を形成し、これが感光体1
に軽く接触している。したがって、現像剤溜まり19の
現像剤により可視像化されたトナー像は、磁極N2の対
向部に保持された現像剤に掻き取られることなく現像領
域18を通過していく。
【0021】また、磁極N1とN2の間には反発磁界H0
が形成されているので、図4に示すように、現像剤は飛
翔しながら、または飛翔することなくスリーブ6の保持
されながら、低密度の疎状態で移動する。このときトナ
ーがキャリアから分離して飛散することがあるが、現像
剤溜まり18と磁極N2の対向部でそれぞれ現像剤は感
光体1に接触しており、飛散トナーの漏れを遮断してい
るので、現像剤から分離したトナーが現像装置から落下
することはない。
【0022】5つの現像ローラ(No.1〜5)を下記
する表1の条件に設定し、これら現像ローラを装着した
現像装置を用いて、画像濃度、低濃度線画像の再現性、
白筋状の画像欠損、トナーのこぼれについて実験した。
なお、他の磁極の磁力は、磁極N3,N4を500ガウス
(以下“ガウス”は“G”と略す。)、磁極S1を90
0G、磁極S2を800Gに設定した。また、表1にお
いて、θ1は極大磁界MFLMAX1から極小磁界MFLMIN
での中心角、θ2は極小磁界MFLMINから極大磁界MF
LMAX2までの中心角、△Brは極大磁束密度BrLMAX1
極小磁束密度BrLMINとの差を表している(図3参
照)。また、以上のように設定したところ、No.1〜
4の現像ローラでは磁極N1,N2の対向部に保持された
現像剤はいずれも感光体1に接触していたが、No.5
の現像ローラでは磁極N2の対向部に保持された現像剤
は感光体1と非接触であった。
【0023】
【表1】 No. BrLMAX1 BrLMAX2 BrLMIN △Br θ1 θ2 備考 (G) (G) (G) (G) (°) (°) 1 1250 1100 900 350 13 13 本発明 2 1200 990 900 300 13 13 〃 3 1050 1230 850 200 13 13 比較例 4 1150 1150 900 250 13 13 〃 5 1220 1020 900 320 12 30 〃
【0024】上記低濃度線画像の再現性の実験は、原稿
濃度が0.4と薄く、幅が120μmと細い線画像を複
写し、線画像の再現性を目視観察して評価した。これ
は、原稿濃度が薄い場合はもともと感光体上に付着する
トナー量が少なく、現像剤の掻き取り性が強いものでは
線が途切れたり、消失したりして、掻き取り性を評価す
るうえで適当だからである。白筋状の画像欠損に関する
実験は、穂高規制板の先端に幅約3mmの異物を詰め、
画像上に白筋が発生するか否か確認した。トナーのこぼ
れは、現像装置の下方に容器を設け、これに落下するト
ナー量を目視観察して評価した。
【0025】実験の結果を表2に示す。この表2の「低
濃度線画像の再現性」の項目中、〇は線画像はほぼ完全
に再現されたこと、△は線画像が少し掻き取られたが実
用上問題のないレベルであること、×は掻き取りが多く
かなり細い線になったこと若しくは掻き取りによって線
が消失したこと、を表している。
【0026】
【表2】
【0027】上記表2から明らかなように、画像濃度に
ついては、本発明、比較例を問わず、No.1〜5のす
べての現像ローラで1.40以上の画像濃度が得られ
た。なお、感光体の対向部に単一の磁極だけを配置した
従来の現像ローラでは、画像濃度は1.25と低めであ
った。なお、No.3の現像ローラでは、他の現像ロー
ラよりも画像濃度が低くなったのは、No.3の現像ロ
ーラでは△Brが他の現像ローラよりも小さいことに原
因があると考えられる。換言すれば、△Brが大きいほ
ど磁極N1側での現像剤拘束力が強くなり、また反発磁
界も強くなることから、磁極N1側で現像剤の撹乱が強
くなって現像効率が向上するものと理解できる。
【0028】低濃度線画像の再現性については、No.
1の現像ローラでは少し掻き取りが認められたが実用上
問題のないレベルであり、No.2の現像ローラでは低
濃度線はほぼ完全に再現された。これに対して、No.
3,4の現像ローラでは低濃度線がかなり掻き取られて
再現性が悪かった。しかし、No.5の現像ローラでは
低濃度線画像は忠実に再現された。これは、本発明にか
かるNo.1,2の現像ローラでは、下流側の磁極N2
に保持されている現像剤穂は柔らかいのでトナー像を掻
き取ることは無いが、No.3,4の現像ローラでは、
磁極N2に保持されている現像剤穂が硬く、これによっ
てトナー像が掻き取られることによる。また、No.5
の現像ローラでは、磁極N2に保持された現像剤が感光
体と非接触となっており、トナー像の掻き取りがないこ
とから低濃度線が忠実に再現されたものである。さら
に、No.1の現像ローラではNo.2,5の現像ロー
ラよりも掻き取りが多かったのは、No.1の現像ロー
ラは極大磁界BrLMAX2がNo.2,5の現像ローラよ
りも強く、現像剤は相対的に強く磁極N2側に引かれる
ことによるものと考えられる。
【0029】白筋状の画像欠損については、すべての現
像ローラで画像上に白筋は現れなかった。これは、実験
に用いた現像装置はすべて同極の磁極を感光体対向部に
隣接したものであり、上流側の磁極対向部に形成された
現像剤溜まりで現像剤不存在部が消去されることによ
る。
【0030】トナーのこぼれについては、No.5の現
像ローラだけにトナーこぼれが確認された。これは、こ
の現像ローラは、磁極N2に保持されている現像剤が感
光体と非接触となっており、磁極N1の対向部から磁極
2に移動する現像剤の中からこぼれたトナーが、磁極
2に保持された現像剤と感光体との隙間から落下する
ことによる。
【0031】その他に、実験1,2,5の現像装置を使
用して、環境を低温低湿状態から高温高湿状態、または
その逆に途中で切り換えて1万枚の耐刷試験を行ったと
ころ、画像濃度は常に1.4以上を確保でき、画像の掻
き取りも無かった。
【0032】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
かかる現像装置では、磁石体の感光体対向部に同一極性
の2つの磁極を隣接し、これらの磁極により形成される
磁界分布が、それぞれの磁極対向部に極大磁界を有し、
スリーブ回転方向に関して上流側の極大磁界の磁束密度
をBrLMAX1、下流側の極大磁界の磁束密度をB
LMAX2、上記2つの極大磁界の間に形成された極小磁
界の磁束密度を磁束密度をBrLMINとすると、これらの
磁束密度がBrLMAX1>BrLMAX2>BrLMINの関係を満
足するように設定し、上記2つの磁極の対向部に保持さ
れたスリーブ上の現像剤が共に感光体と接触するように
している。
【0033】したがって、上記同一極性の2つの磁極に
形成された反発磁界によって、上流側極大磁界に対応し
て現像剤溜まりが形成され、ここで現像剤は撹乱され、
この撹乱されている現像剤が効率良く感光体に接触して
静電潜像を現像するので高濃度の画像が得られる。ま
た、現像剤溜まりで現像剤が撹乱されることにより、穂
高規制板とスリーブとの間に詰まった異物により現像剤
不存在部がスリーブ上に出来ても、この現像剤不存在部
は上記現像剤溜まりで消去され、白筋模様の無い画像が
得られる。さらに、BrLMAX1>BrLMAX2>BrLMIN
関係に設定されているので、下流側の磁極に保持されて
いる現像剤穂は柔らかく、感光体との離れ際において感
光体に付着しているトナーを掻き取ることがないので、
掻き取り模様の無い画像が得られる。さらにまた、現像
剤溜まりで現像剤から分離したトナーは下流側磁極に保
持されて感光体に接触した現像剤に捕獲されるので、ト
ナーこぼれが無くなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 現像装置の断面図である。
【図2】 現像領域における磁界の分布状態を示す図で
ある。
【図3】 現像領域における磁界の分布状態を示す図で
ある。
【図4】 現像領域における現像剤の状態を示す図であ
る。
【符号の説明】
1…感光体、2…現像装置、6…スリーブ、7…磁石
体、8…現像ローラ、9…穂高規制板、N1,N2…磁
極。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 外周部に軸方向へ延びる磁極を複数有
    し、非回転状態に固定された磁石体と、この磁石体に回
    転駆動可能に外装されたスリーブとを備え、上記磁石体
    の磁力によって上記スリーブの外周に現像剤を保持し、
    上記スリーブの回転に基づいて該スリーブに対向する感
    光体の外周面に上記現像剤を接触させるようにした現像
    装置において、 上記磁石体の感光体対向部に同一極性の2つの磁極を隣
    接し、これらの磁極により形成される磁界分布が、それ
    ぞれの磁極対向部に極大磁界を有し、スリーブ回転方向
    に関して上流側の極大磁界の磁束密度をBrLMAX1、下
    流側の極大磁界の磁束密度をBrLMAX2、上記2つの極
    大磁界の間に形成された極小磁界の磁束密度を磁束密度
    をBrLMINとすると、これらの磁束密度がBrLMAX1
    BrLMAX2>BrLMINの関係を満足するように設定し、
    上記2つの磁極の対向部に保持されたスリーブ上の現像
    剤が共に感光体と接触するようにしたことを特徴とする
    現像装置。
JP30233092A 1992-11-12 1992-11-12 現像装置 Pending JPH06149060A (ja)

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WO2017155125A1 (ja) * 2016-03-08 2017-09-14 キヤノン株式会社 現像装置

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