JPH07209977A - 現像装置 - Google Patents

現像装置

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JPH07209977A
JPH07209977A JP1997294A JP1997294A JPH07209977A JP H07209977 A JPH07209977 A JP H07209977A JP 1997294 A JP1997294 A JP 1997294A JP 1997294 A JP1997294 A JP 1997294A JP H07209977 A JPH07209977 A JP H07209977A
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JP
Japan
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developer
carrier
developing device
carrying
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JP1997294A
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English (en)
Inventor
Hiroyuki Tokimatsu
宏行 時松
Kazuo Yasuda
和夫 安田
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Konica Minolta Inc
Original Assignee
Konica Minolta Inc
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 現像剤の搬送と供給が簡単な構造で可能であ
り、低コストでかつ装置の小型化を可能にする現像装置
を提供する。 【構成】 現像装置7は、現像剤を収納するための収納
スペース50と、現像剤を担持搬送する内部に固定され
た磁界発生手段31を有する無端移動可能な現像剤担持
体8と、収納スペース50から現像剤を搬送して現像剤
担持体8へ供給する能力を有すると共に現像剤担持体8
から現像剤を収納スペース50へ搬送する能力を有する
無端移動可能な搬送供給手段33と、現像剤担持体8上
の現像剤の層厚を規制する現像剤層厚規制部材34とを
備えている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、例えば静電像を現像
剤にて現像する現像装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、電子写真、静電記録における現像
装置に採用されている方法として、乾式現像法があり、
この乾式現像法には二成分系現像剤を用いる方法と、一
成分系現像剤を用いる方法とに二分される。
【0003】このような現像装置では、収納スペースに
現像剤を収納し、この収納スペースの現像剤を搬送ロー
ラの回転で搬送し、さらに供給ローラの回転により現像
剤担持体に供給するようになっている。そして、内蔵固
定した磁石によって現像剤担持体上に現像剤を付着し、
この現像剤は現像剤担持体の回転に伴って移動して搬送
され、潜像を有した像形成体と最も近接した現像領域に
おいて現像がなされる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このように、現像剤が
収納される収納スペースに、搬送ローラ、供給ローラが
別々に設けられており、その分構造が複雑になり、コス
トが嵩むと共に現像剤の収納する量が制限される。特
に、例えば非磁性絶縁性トナーと磁性キャリアとを混合
した2成分現像剤で現像する場合には、現像剤が多くな
り、それを収納するだけの収納スペースの確保が必要で
あり、その分現像装置が大型化する。
【0005】また、カラー画像形成装置に現像装置を用
いる場合には、複数の現像装置が用いられるが、この現
像装置は機構上感光性ドラムの側方に対向させて上下方
向に重ねて配置されることが多く、このため複数の現像
装置の配置によってカラー画像形成装置の小型化、低コ
スト化の障害になっている。
【0006】この発明は、かかる点に鑑みてなされたも
ので、現像剤の搬送と供給が簡単な構造で可能であり、
低コストでかつ装置の小型化を可能にする現像装置を提
供することを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、請求項1記載の発明の現像装置は、現像剤を収納す
るための収納スペースと、前記現像剤を担持搬送する内
部に固定された磁界発生手段を有する無端移動可能な現
像剤担持体と、前記収納スペースから現像剤を搬送して
前記現像剤担持体へ供給する能力を有すると共に前記現
像剤担持体から現像剤を収納スペースへ搬送する能力を
有する無端移動可能な搬送供給手段と、前記現像剤担持
体上の現像剤の層厚を規制する現像剤層厚規制部材とを
備えることを特徴としている。
【0008】請求項2記載の発明の現像装置は、前記搬
送供給手段が複数の羽根を有する回転ローラで構成した
ことを特徴としている。
【0009】請求項3記載の発明の現像装置は、前記搬
送供給手段のスリーブ移動方向下流側を覆い前記現像剤
担持体に前記現像剤層厚規制部材よりも離れて対向する
ガイド部材を設けたことを特徴としている。
【0010】請求項4記載の発明の現像装置は、前記搬
送供給手段を前記現像剤担持体と現像剤を撹拌する撹拌
スクリュとの間に配置したことを特徴としている。
【0011】
【作用】請求項1記載の発明では、無端移動可能な搬送
供給手段の作動により、収納スペースから現像剤を搬送
して現像剤担持体へ供給すると共に、現像剤担持体から
現像剤を収納スペースへ搬送する。このように、現像剤
の現像剤担持体への搬送と、現像剤担持体から収納スペ
ースへの搬送を単一の搬送供給手段によって行うため、
現像剤の搬送と供給が簡単な構造であり、低コストでか
つ装置の小型化を可能になる。
【0012】請求項2記載の発明では、搬送供給手段が
複数の羽根を有する回転ローラで構成されており、現像
剤担持体へ供給する能力と、現像剤担持体から現像剤を
収納スペースへ搬送する能力が略等しく、現像剤を効率
的に供給することができる。
【0013】請求項3記載の発明では、ガイド部材によ
り搬送供給手段のスリーブ移動方向下流側を覆い、しか
も現像剤担持体に現像剤層厚規制部材よりも離れて対向
しているため、現像剤をならして現像剤担持体へ供給す
ることができる。
【0014】請求項4記載の発明では、搬送供給手段を
現像剤担持体と現像剤を撹拌する撹拌スクリュとの間に
配置しており、現像剤担持体、搬送供給手段及び撹拌ス
クリュが並列に位置し薄型の装置になる。
【0015】
【実施例】以下、この発明の現像装置の実施例を図面に
基づいて説明する。この発明の実施例の説明に先立っ
て、この発明の現像装置が用いられるカラー画像形成装
置の構成とその作用を図1によって説明する。図1はカ
ラー画像形成装置の断面構成図である。
【0016】像担持体である感光体ドラム1は、OPC
感光体をドラム上に塗布したもので時計方向に駆動回転
される。感光体ドラム1に帯電器2が対向して配置さ
れ、帯電器2により感光体ドラム1の周面に対しVH
一様な帯電を、VGに電位保持されたグリッドとコロナ
放電ワイヤによるコロナ放電によって与えられる。この
スコロトロン帯電器2による帯電に先だって、前プリン
トまでの感光体の履歴をなくすために発光ダイオード等
を用いたPCL3による露光を行って感光体周面の除電
をしておく。感光体への一様帯電ののち像露光手段4に
より画像信号に基づいた像露光が行われる。像露光手段
4は図示しないレーザダイオードを発光光源とし回転す
るポリゴンミラー5、fθレンズ等を経て反射ミラー6
により光路を曲げられ走査がなされるもので、感光体ド
ラム1の回転(副走査)によって潜像が形成される。
【0017】感光体ドラム1の周縁には、イエロー
(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、黒色(K)等
の非磁性絶縁性トナーと磁性キャリアとからなる現像剤
をそれぞれ内蔵した現像器7が設けられていて、先ず1
色目の現像がマグネットを内蔵し現像剤を保持して回転
する現像剤担持体8によって行われる。現像剤はフェラ
イトをコアとしてそのまわりに絶縁性樹脂をコーティン
グした磁性キャリアと、ポリエステルを主材料として色
に応じた顔料と荷電制御剤、シリカ、酸化チタン等を加
えた非磁性絶縁性トナーとからなるもので、現像剤は現
像剤担持体8上に100〜600μmの層厚(現像剤)
に規制されて現像域へと搬送される。現像域における現
像剤担持体8と感光体ドラム1との間隙は層厚(現像
剤)よりも大きい0.2〜1.0mmとして、この間に
ACのACバアイスとVDCのDCバイアスが重畳して印
加される。VDCとVH、非磁性絶縁性トナーの帯電は同
極性であるため、VACによって磁性キャリアから離脱す
るきっかけを与えられた非磁性絶縁性トナーはVDCより
電位の高いVHの部分には付着せず、VDCより電位の低
いVL部分に付着し顕像化(反転現像)が行われる。1
色目の顕像化が終った後2色目の画像形成行程にはい
り、再びスコロトロン帯電器2による一様帯電が行わ
れ、2色目の画像データによる潜像が像露光手段4によ
って形成される。このとき1色目の画像形成行程で行わ
れたPCL3による除電は、1色目の画像部に付着した
非磁性絶縁性トナーがまわりの電位の急激な低下により
飛び散るため行わない。
【0018】再び感光体ドラム1の周面の全面に亘って
Hの電位となった感光体のうち、1色目の画像のない
部分に対しては1色目と同様の潜像がつくられ現像が行
われるが、1色目の画像がある部分に対し再び現像を行
う部分では、1色目の付着した非磁性絶縁性トナーによ
り遮光と非磁性絶縁性トナー自身のもつ電荷によってV
M´の潜像が形成され、VDCとVM´の電位差に応じた現
像が行われる。この1色目と2色目の画像の重なりの部
分では1色目の現像をVLの潜像をつくって行うと、1
色目と2色目とのバランスが崩れるため、1色目の露光
量を減らしてVH>VM>VLとなる中間電位とすること
もある。3色目、4色目についても2色目と同様の画像
形成行程が行われ、感光体ドラム1の周面上には4色の
顕像が形成される。
【0019】一方給紙カセット9より半月ローラ10を
介して搬出された記録紙Pは一旦停止し、転写のタイミ
ングの整った時点で給紙ローラ11の回転作動により転
写域へと給紙される。転写域においては、転写のタイミ
ングに同期して感光体ドラム1の周面に転写ローラ12
が圧接され、給紙された記録紙Pを挟着して多色像が一
括して転写される次いで、記録紙Pはほぼ同時に圧接状
態とされた分割ブラシ13によって除電され感光体ドラ
ム1の周面により分離して定着装置14に搬送され、熱
ローラ15と圧着ローラ16の加熱、加圧によって非磁
性絶縁性トナーを溶着したのち排紙ローラ17を介して
装置外部に排出される。
【0020】なお、転写ローラ12および分離ブラシ1
3は記録紙Pの通過後、感光体ドラム1の周面より退避
離間して次なるトナー像の形成に備える。一方記録紙P
を分離した感光体ドラム1は、クリーニング装置18の
ブレード19の圧接により残留トナーを除去、清掃し、
再びPCL3による除電と、帯電器2による帯電を受け
て次なる画像形成のプロセスに入る。なお、ブレード1
9は感光体面のクリーニング後、直ちに移動して感光体
ドラム1の周面より退避する。
【0021】次に、この発明の現像装置の構成を図2に
基づいて説明する。図2は現像装置の断面図である。現
像装置7は感光体ドラム1に対向して配設され、この現
像装置7のケーシング30内に現像剤を収納する収納ス
ペース50が確保されている。また、ケーシング30に
は現像剤担持体8が設けられ、この現像剤担持体8は矢
示方向に回転する円筒状の現像スリーブである。現像剤
担持体8は内部に固定した磁界発生手段31を有してお
り、この磁界発生手段31は複数の磁極をもつ磁石体で
構成される。
【0022】トナーボックスより供給された非磁性絶縁
性トナーは、現像装置7のケーシング30の右端部に落
下され、相反する方向に回転する一対の撹拌スクリュ3
2によって磁性キャリアと撹拌混合され、所定の帯電量
(Q/M)に設定される一方トナー濃度はL検方式によ
り検知され、この出力周波数にもとづいて非磁性絶縁性
トナーの供給量を制御して、例えば5ないし7%程度の
トナー濃度値に設定制御される。
【0023】撹拌された二成分現像剤は、無端移動可能
な搬送供給手段33によって、収納スペース50から搬
送して現像剤担持体8へ供給する。この搬送供給手段3
3は、収納スペース50から現像剤を搬送して現像剤担
持体8へ供給する能力を有すると共に現像剤担持体8か
ら現像剤を収納スペース50へ搬送する能力を有してい
る。このように、無端移動可能な搬送供給手段33の作
動により、収納スペース50から現像剤を搬送して現像
剤担持体8へ供給すると共に、収納スペース50から現
像剤を搬送しており、収納スペース50から現像剤の現
像剤担持体8への搬送と、現像剤担持体8から収納スペ
ース50への搬送を単一の搬送供給手段33によって行
うため、現像剤の搬送と供給が簡単な構造であり、低コ
ストでかつ装置の小型化を可能になる。
【0024】また、搬送供給手段33を現像剤担持体8
と現像剤を撹拌する撹拌スクリュ32との間に配置して
おり、現像剤担持体8、搬送供給手段33及び撹拌スク
リュ32が並列に位置し、これにより薄型の現像装置7
になる。
【0025】この無端移動可能な搬送供給手段33は、
複数の羽根35aを有する回転ローラ35で構成してい
る。この回転ローラ35は4枚の羽根35aを有してい
るが、図3の(a)に示すように2枚の羽根35aを有
する回転ローラ35でも、また図3の(b)に示すよう
に3枚の羽根35aを有する回転ローラ35でも、また
4枚以上の羽根35aを有する回転ローラ35でよく特
に限定されない。 また、複数の羽根35aを有する回
転ローラ35に限定されず、表面にブラシや突起を有す
る回転ローラなどでもよい。
【0026】このように、搬送供給手段33が複数の羽
根35aを有する回転ローラ35で構成されており、回
転ローラ35の下側に現像剤の搬送能力が作用し、回転
ローラ35の上側に現像剤の供給能力が作用し、収納ス
ペース50から現像剤の現像剤担持体8への搬送と、現
像剤担持体8から収納スペース50への搬送の能力が略
等しく、現像剤を効率的に搬送して供給することができ
る。
【0027】現像剤担持体8に供給された現像剤は、現
像剤層厚規制部材34によって薄層とされて感光体ドラ
ム1の現像域に搬送され、次に記す現像条件によって静
電潜像の反転現像を行う。
【0028】また、図4の現像装置の断面図に示すよう
に、ガイド部材60により搬送供給手段33のスリーブ
移動方向下流側を覆い、しかも現像剤担持体8に現像剤
層厚規制部材34よりも離れて対向して設けている。即
ち、ガイド部材60の端部60aと現像剤担持体8との
間隔D1を、現像剤層厚規制部材34の端部34bと現
像剤担持体8との間隔D2より広く設定しており、ガイ
ド部材60が現像剤層厚規制部材34の現像層の規制に
影響を与えることがないようにしている。この搬送供給
手段33は複数の羽根35aを有する回転ローラ35で
構成している。また、ガイド部材60は板材で形成さ
れ、現像剤担持体8側の端部60aは所定角度曲げてい
る。
【0029】このように、ガイド部材60により回転ロ
ーラ35のスリーブ移動方向下流側を覆うことで、回転
ローラ35によって現像剤層厚規制部材34に供給され
る現像剤がガイド部材60によりガイドされるためこぼ
れもなく、安定した搬送性を得ることができる。また、
回転ローラ35は羽根数を変化させてもよく、さらにガ
イド部材60を板以外の形状にしても同様の効果を得る
ことができ、ガイド部材60により現像剤をならして現
像剤担持体8へ供給することができる。
【0030】非磁性絶縁性トナーは例えば下記の組成か
ら成るもので、 スチレンーメタクリル酸ブチル(75:25)共重合体樹脂 100重量部 着色剤 10重量部 バリファースト(オリエント化学社製) 0.2重量部 軟化点120℃のポリプロピレン 2重量部 上記組成物を溶融、練肉、冷却、粉砕、紛糾し重量平均
粒径8μm径の非磁性絶縁性トナーとしたもので、5〜
15μm径の間が好ましく用いられる。
【0031】非磁性絶縁性トナーに用いられる樹脂とし
ては、スチレン系樹脂、ビニル系樹脂、エチル系樹脂、
ロジン変性樹脂、アクリル系樹脂、ポリアミド樹脂、エ
ポキシ樹脂、ポリエステル樹脂等が挙げられ、それにカ
ーボン等の着色剤や必要に応じて定着性向上剤、帯電制
御剤等を加えて、従来公知のトナー粒子製造方法と同様
の方法によって作ることができる。さらに、トナー粒子
がスプレードライ法、あるいは粒子化後の球形化処理に
よって球形化されたものであると、現像剤の流動性が向
上して凝集しにくくなり、磁性キャリアとの均一混合
性、搬送性および帯電性も向上する。
【0032】トナー用の着色剤としては、一般に染料及
び顔料が用いられるが、耐候堅牢度が高い顔料が広く用
いられる。顔料としては、カーボンブラック(黒色)、
ベンジジンイエロー(黄)、ローダミンB(マゼン
タ)、銅フタロシアニン(シアン)等が用いられる。こ
れら有機及び無機顔料は所望に応じて単独又は複数を選
択併用して、求める色調に調えられる。又顔料の添加量
は樹脂に対し約3から15部が好ましく選択される。
【0033】磁性キャリアは、重量平均粒径40μmの
球形フェライト粒子にスチレン樹脂の0.5μm厚の被
覆層を設けて形成した。磁性キャリアの平均粒径が大き
いと、現像剤担持体8上に形成される現像剤層の状態が
荒くなり、振動電界で振動を与えてもトナー像にむらが
現れ易く、現像剤層におけるトナー濃度が低くなるの
で、高濃度の現像が困難になる。又磁性キャリアの平均
粒径が小さい場合、キャリア粒子が細か過ぎると、トナ
ー粒子と共に感光体面ヘの付着、飛散を起し易くなる。
これらの現象は、現像条件としてのキャリア粒子に作用
させる磁界の強さ、それに応ずるキャリア粒子の磁化の
強さに関係し、重量平均粒径が30〜120μm、磁界
500エルステット下での磁化率が20〜50emu/
gの磁性キャリアが好ましく用いられる。
【0034】現像剤は、上記の磁性キャリアに対して非
磁性絶縁性トナーが5wt%となるよう混合すると共
に、疎水性シリカを0.5wt%となるよう加えて現像
剤としたものが多く用いられる。
【0035】ケーシング30内の2成分現像剤は撹拌ス
クリュ32によって撹拌され、帯電して非磁性絶縁性ト
ナーは磁性キャリアの周囲に静電的に付着する。かかる
状態の現像剤は回転する回転ローラ35によって移動
し、磁界発生手段31の磁石体の磁力によって現像剤担
持体8に付着する。現像剤担持体8に付着した現像剤
は、現像剤層厚規制部材34によって層厚規制がなされ
たのち感光性ドラム1と現像剤担持体8との最近接位置
である現像領域において非接触現像を行う。
【0036】現像剤担持体8は導電性の金属管で、アル
ミ材やステンレス材が用いられ、外径15〜50mmφ
のローラである。現像剤担持体8の表面は現像剤の安定
して均ーな搬送がなされるよう平均粗さは2〜15μm
の問にあることが好ましい。平滑であると搬送は十分に
行われなくなり、粗すぎると現像ムラが生じることとな
る。上記の表面粗さにするにはサンドブラスト処理が好
ましく用いられ、アルミ材の場合はアルマイト加工が施
されていることが望ましい。現像剤担持体8は10〜5
0cm/secの周速度で回転し現像領域に新しい現像
剤を供給する。この供給量は感光体ドラム1の移動速度
に関係し、不足すると現像不足(アンダ)の現像しか行
われない。また、現像剤担持体8の回転数が高いとトナ
ーが飛散しやすい条件となる。
【0037】現像剤担持体8内の磁界発生手段31は5
〜9極の磁石体であって、現像領域40における前後の
固定した2磁極間の角度θは25゜〜80゜で、現像領
域40は2磁極のなす角θのほぼ中間位置にあることが
好ましい。また、磁極の現像剤担持体8の表面上での磁
束密度は何れも400ガウス以上であることが好まし
い。以上の条件を満たすことによって現像領域40にお
いては好ましい水平磁界が形成される。
【0038】また、このときの現像剤は、非磁性絶縁性
トナーの量平均粒径8.5μm径であり、磁性キャリア
の重量平均粒径が50μmであり、磁性キャリアの磁界
100エルステット下での磁化率が20emu/gが用
いられる。
【0039】次に、図1に示すカラー画像形成装置に示
すコニカ(株)製のコニカDC9028を用いて画出し
を行った。このカラー画像形成装置に用いた現像装置
は、現像剤を収納するための収納スペース50と、現像
剤を担持搬送する内部に固定された磁界発生手段31を
有する無端移動可能な現像剤担持体8と、収納スペース
50から現像剤を搬送して現像剤担持体8へと供給する
無端移動可能な搬送供給手段33と、現像剤担持体8上
の現像剤の層厚を規制する現像剤層厚規制部材34とを
備え、搬送供給手段33は複数の羽根35aを有する回
転ローラ35で構成し、搬送供給手段33の移動方向下
流側を覆い現像剤担持体8に現像剤層厚規制部材34よ
りも離れて対向するガイド部材60を設け、さらに搬送
供給手段33を現像剤担持体8と現像剤を撹拌する撹拌
スクリュ32との間に配置した構成になっている。
【0040】この時の条件は、現像剤は、非磁性絶縁性
トナーの量平均粒径が8.5μmであり、磁性キャリア
の重量平均粒径が50μmであり、磁性キャリアの磁界
100エルステット下での磁化率が20emu/gが用
いられる。
【0041】現像バイアスは、直流−750Vに、周波
数f8kHz、VAC1.8kVPPの交流を重ねる。感光
体電位−850V、露光部−50Vであり、現像剤層厚
が250μmであり、感光性ドラム1と現像剤担持体8
の間隔は500μmで非接触で現像する。その結果、搬
送ムラによる画像ノイズのない、良好な画像を得ること
ができた。
【0042】
【発明の効果】前記したように、請求項1記載の発明
は、無端移動可能な搬送供給手段の作動により、収納ス
ペースから現像剤を搬送して現像剤担持体へ供給すると
共に、現像剤担持体から現像剤を収納スペースへ搬送す
るようになしたから、収納スペースから現像剤の現像剤
担持体への搬送と、現像剤担持体から収納スペースへの
搬送を単一の搬送供給手段によって行うことができ、簡
単な構造で現像剤の搬送と供給が可能であり、低コスト
でかつ装置の小型化を可能になる。
【0043】請求項2記載の発明は、搬送供給手段が複
数の羽根を有する回転ローラで構成されており、収納ス
ペースから現像剤を現像剤担持体へ供給する能力と、現
像剤担持体から現像剤を収納スペースへ搬送する能力が
ほぼ等しくなり、現像剤を効率的に現像剤担持体へと搬
送して供給することができる。
【0044】請求項3記載の発明は、ガイド部材により
搬送供給手段のスリーブ移動方向下流側を覆い、しかも
現像剤担持体に現像剤層厚規制部材よりも離れて対向さ
せたから、ガイド部材により現像剤がこぼれることがな
く、しかも現像剤をならして現像剤担持体へ供給するこ
とができる。
【0045】請求項4記載の発明は、搬送供給手段を現
像剤担持体と現像剤を撹拌する撹拌スクリュとの間に配
置しており、現像剤担持体、搬送供給手段及び撹拌スク
リュが並列に位置し薄型の装置になり、特に複数の現像
装置が配置されるカラー画像形成装置を小型化、低コス
ト化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】カラー画像形成装置の断面構成図である。
【図2】現像装置の断面図である。
【図3】羽根を有する回転ローラの側面図である。
【図4】他の実施例の現像装置の断面図である。
【符号の説明】
7 現像装置 8 現像剤担持体 31 磁界発生手段 33 搬送供給手段 34 現像剤層厚規制部材 50 収納スペース

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】現像剤を収納するための収納スペースと、
    前記現像剤を担持搬送する内部に固定された磁界発生手
    段を有する無端移動可能な現像剤担持体と、前記収納ス
    ペースから現像剤を搬送して前記現像剤担持体へ供給す
    る能力を有すると共に前記現像剤担持体から現像剤を収
    納スペースへ搬送する能力を有する無端移動可能な搬送
    供給手段と、前記現像剤担持体上の現像剤の層厚を規制
    する現像剤層厚規制部材とを備えることを特徴とする現
    像装置。
  2. 【請求項2】前記搬送供給手段は複数の羽根を有する回
    転ローラで構成したことを特徴とする請求項1記載の現
    像装置。
  3. 【請求項3】前記搬送供給手段のスリーブ移動方向下流
    側を覆い前記現像剤担持体に前記現像剤層厚規制部材よ
    りも離れて対向するガイド部材を設けたことを特徴とす
    る請求項1記載の現像装置。
  4. 【請求項4】前記搬送供給手段を前記現像剤担持体と現
    像剤を撹拌する撹拌スクリュとの間に配置したことを特
    徴とする請求項1記載の現像装置。
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