JPH07333998A - 画像形成方法 - Google Patents

画像形成方法

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JPH07333998A
JPH07333998A JP6130233A JP13023394A JPH07333998A JP H07333998 A JPH07333998 A JP H07333998A JP 6130233 A JP6130233 A JP 6130233A JP 13023394 A JP13023394 A JP 13023394A JP H07333998 A JPH07333998 A JP H07333998A
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JP
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toner
magnetic
magnetic toner
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image
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JP6130233A
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Tamotsu Shimizu
保 清水
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Minolta Co Ltd
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Minolta Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 磁性キャリアと、この磁性キャリアとの接触
により所定の極性に帯電される磁性トナーと、上記磁性
キャリア及び磁性トナーとの接触により磁性トナーとは
逆の極性に帯電される非磁性トナーとを一つの容器に収
容する。そして、現像領域に搬送される現像剤の単位面
積あたりの量を、磁性トナーによる現像時は、該磁性ト
ナーを使用しない現像時よりも少なくする。 【効果】 現像剤搬送量を少なくすると、磁性トナーと
非磁性トナーを用いて画像が作成される。一方、現像剤
搬送量を多くすると、非磁性トナーだけを用いて画像が
作成される。これにより、画像形成装置の小型化、簡素
化が図られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ポジの像からポジの像
を再生したり、ネガの像からポジの像を再生したりする
ネガ・ポジ兼用画像形成装置の画像形成方法に関する。
【0002】
【従来の技術】トナーとキャリアとからなる2成分現像
剤を使用し、感光体上の帯電部にトナーを付着させて画
像を作成する正規現像と、感光体上の電位減衰部にトナ
ーを付着させて画像を作成する反転現像の2つの現像方
式を実行可能なネガ・ポジ兼用の電子写真式画像形成装
置は、次の3種類に大別できる。すなわち、正極性に
帯電する感光体と、負極性に帯電する感光体と、正極性
又は負極性に帯電するトナーを収容した1台の現像器を
備えたもの、正極性又は負極性に帯電する1つの感光
体と、正極性に帯電するトナーと負極性に帯電するトナ
ーを別々に収容した2台の現像器を備えたもの、正極
性又は負極性に帯電する1つの感光体と、正極性に帯電
するトナーと負極性に帯電するトナーを混合して収容し
た1台の現像器を備えたもの、である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、と
の画像形成装置は感光体又は現像器のいずれか一方が2
台必要であり、画像形成装置が大型化するという問題が
ある。また、画像形成装置には1台分の収容スペースだ
けを設け、必要な感光体と現像器だけを本体に装着する
ようにしたものもあるが、感光体や現像器の着脱に時間
を要するうえ、不使用の感光体又は現像器を保管する場
所に苦慮するという問題がある。一方、の画像形成装
置では、感光体と現像器は共に1台で済むので上述の問
題は無い。しかし、この画像形成装置では、一方のトナ
ーの現像時に他方のトナーが感光体の非画像部に付着す
るのを防止しなければならず、そのために一方に磁性ト
ナー、他方に非磁性トナーを使用し、非磁性トナーによ
る現像時は他方の磁性トナーを磁界で拘束するようにし
ている。ところが、磁性トナーによる現像時に非磁性ト
ナーを十分に拘束できず、拘束から離れた非磁性トナー
が非画像部に付着して被り等が生ずるという問題点があ
った。
【0004】そこで、本発明者は、上記の形式のネガ
・ポジ兼用画像形成装置の問題点を解消するために鋭意
研究を重ねた結果、感光体に対して現像剤が接触する領
域(以下「現像領域」という。)に搬送される現像剤の
単位面積あたりの量が画像濃度と密接な関係を有するこ
とを知見した。
【0005】具体的に、50重量部の磁性粉を含む磁性
トナーと2重量部の磁性粉を含む非磁性トナーを用い、
現像剤担持体に保持されて現像領域に搬送される現像剤
の単位面積あたりの量と画像濃度との関係を調べた結
果、図1に示すように、磁性トナーの現像効率すなわち
画像濃度は、現像剤量が所定量のときに最高となり、現
像剤量がその量以下又は以上になると低下し、他方、非
磁性トナーの現像効率は、現像剤量が多くなるに従って
画像濃度が高くなり、所定の搬送量以上では画像濃度は
一定となる傾向が見られた。また、磁性粉の含有率の異
なる数種類のトナーを用いて画像濃度を測定したとこ
ろ、磁性粉の含有率が高くなるほど、最高濃度を示す現
像剤量が低くなる傾向を示した。このような傾向を示す
理由は、現像剤搬送量を多くすると、図2に示すよう
に、キャリアとトナーによって形成される磁気ブラシが
大きくなり、そのために磁気ブラシの磁性トナーに対す
る磁気拘束力が強まって磁性トナーが離脱しにくくな
り、逆に、現像剤搬送量を少なくすると、図3に示すよ
うに、磁気ブラシが小さくなって磁性トナーの磁気拘束
力が弱まり磁性トナーが離脱し易くなることに起因する
ものと考えられる。
【0006】また、本発明者は、磁性トナーと非磁性ト
ナーを同一現像器に収容し、正規現像(P−P現像)時
は現像領域に対する単位時間あたりの現像剤搬送量を多
くし、反転現像(N−P現像)時は上記現像剤搬送量を
少なくし、被りの発生について調べた。その結果、図4
に示すように、現像剤搬送量を多くした正規現像時は非
磁性トナーだけが使用され、磁性トナーはまったく消費
されず、被りも発生しなかった。一方、現像剤搬送量を
少なくした反転現像時は磁性トナーと共に非磁性トナー
も消費されたが、非磁性トナーは磁性トナーの動きに支
配されて画像部にのみ付着し、非画像部に付着して被り
を発生することもなかった。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は上記知見に基づ
いてなされたもので、磁性キャリアと、この磁性キャリ
アとの接触により所定の極性に帯電される磁性トナー
と、上記磁性キャリア及び磁性トナーとの接触により磁
性トナーとは逆の極性に帯電される非磁性トナーとを一
つの容器に収容し、現像領域に搬送される現像剤の単位
面積あたりの量を、磁性トナーによる現像時は、該磁性
トナーを使用しない現像時よりも少なくするものであ
る。
【0008】
【作用】上記発明によれば、磁性トナーを主体とする現
像時は、現像領域に搬送する現像剤量を少なくする。こ
のとき、磁性トナーと非磁性トナーを用いて画像が作成
される。しかし、非磁性トナーは磁性トナーとの間に働
く静電吸引力に基づいて、この磁性トナーの動きに従っ
て画像部だけに付着し、非画像部に付着して被りを生じ
ることはない。一方、非磁性トナーを主体とする現像
時、現像領域に搬送する現像剤量を、磁性トナーによる
現像時よりも多くすると、非磁性トナーだけを用いて画
像が作成される。
【0009】
【実施例】以下、添付図面を参照して本発明の実施例を
説明する。図5は、ネガ・ポジ兼用の電子写真式画像形
成装置の主要部の構成を示す。この図において、感光体
ドラム1は、負極性に帯電する感光体2を外周部に備え
ており、時計回り方向に回転駆動可能としてある。感光
体ドラム1の周囲には、感光体2の表面を一様に帯電す
る帯電装置3、帯電された感光体2を照明して非画像領
域の電位を減衰させるサブイレーサ4、感光体2の画像
領域にイメージ光を露光して再現すべき画像に対応した
静電潜像を作成する露光装置5、磁性キャリアに磁性ト
ナーと非磁性トナーを混合した現像剤7を有し、上記静
電潜像を所定のトナーで現像する現像装置6、現像され
たトナー像を転写材8に転写する転写装置9、転写材8
を感光体2から分離する分離装置10、感光体2上に作
成されたトナー濃度検出用トナー像の画像濃度を測定す
る濃度測定装置11、転写材8に未転写の残留トナーを
感光体2から回収するクリーニング装置12、及び転写
後の感光体2に残る電荷を除去するメインイレーサ13
が配置されており、これらの各装置は制御装置14から
出力される信号に基づいて駆動制御される。
【0010】以上の構成を有する画像形成装置の画像形
成動作を簡単に説明すると、感光体ドラム1が時計回り
方向に回転している状態で、外周の感光体2が帯電装置
3により負極性の所定の電位(−400V)に帯電され
る。次に、帯電された感光体2の非画像領域はサブイレ
ーサ4で照明され、この領域の電位が減衰される。続い
て、感光体2の画像領域には露光装置5からイメージ光
が露光され、再現すべき画像に対応した静電潜像が形成
される。この静電潜像は、選択された現像方式に対応し
たトナーを用いて現像装置6で現像される。転写材8
は、転写装置9と感光体2との間に上記トナー像とタイ
ミングをとって搬送され、転写装置9によりトナー像が
転写された後、分離装置10で感光体2から分離され
る。分離装置10の対向部を通過した感光体2はクリー
ニング装置12で残留トナーが除去された後、メインイ
レーサ13で残留電荷が除去されて次回の画像形成に備
える。
【0011】上記現像装置6について説明する。現像装
置6は現像槽15を備えている。この現像槽15の内部
には現像剤混合部材16が配置されており、これにより
磁性キャリアに対して磁性トナーと非磁性トナーが均一
に混合される。なお、非磁性トナーとは、磁性粉を含ま
ないトナーだけでなく、2wt%程度以下の磁性粉を含
む弱磁性トナーも含むものとする。現像槽15は、磁性
トナーの補給装置17と、非磁性トナーの補給装置18
を備えており、制御装置14からの補給信号に基づいて
それぞれ磁性トナーと非磁性トナーが現像剤7に補給さ
れる。現像槽15はまた、現像領域19において感光体
2と所定の現像ギャップDSを置いて対向する現像ロー
ラ20と、この現像ローラ20の外周部に所定の間隔を
置いて対向する磁性材料からなる穂高規制ブレード21
を備えている。
【0012】上記現像ローラ20は、図6,7に示すよ
うに、円筒状のスリーブ22と、このスリーブ22の内
部に配置されたマグネットローラ23を備えている。上
記スリーブ22は図示しないモータに駆動連結され、矢
印a方向に一定速度で回転するようにしてある。また、
スリーブ22は現像バイアス電源24(図5参照)に接
続され、現像時に所定の現像バイアス電圧VBが印加さ
れる。上記マグネットローラ23の外周部には、軸方向
に延びる複数の磁極N1,S1,N2,S2,N3がこの順
序で配置されており、磁極N1と磁極N3との間に反発磁
界が形成されている。このマグネットローラ23はソレ
ノイド25(図1参照)に連結され、このソレノイド2
5の駆動に基づいて所定角度回動し、磁極S1がブレー
ド21に対向し、磁極S2が現像領域19に対向した第
1の位置(図6に示す位置)と、磁極N1がブレード2
1に対向し、磁極N2が現像領域19に対向した第2の
位置(図7に示す位置)に選択的に切り替えられる。
【0013】上記現像装置6では、現像剤7は現像剤混
合部材16で混合されると、非磁性トナーはキャリアに
対して正極性、磁性トナーはキャリアに対して負極性に
それぞれ帯電され、キャリアとの間に働く静電吸引力に
よってキャリアの外周面に吸着される。上記現像剤は、
回転するスリーブ22の外周面に供給されると、マグネ
ットローラ23の磁界によってスリーブ22の外周面に
保持され、スリーブ22の回転と共に矢印a方向に搬送
される。また、現像剤の搬送量が穂高規制ブレード21
の先端部で規制される。次に、ブレード21の先端を通
過した現像剤7は、現像領域19で感光体2と接触し、
感光体2上に形成されている静電潜像の電位と現像バイ
アス電圧VBの電位との電位差に基づいて、選択されて
いる現像方式(正規現像又は反転現像)に応じて必要な
トナーが感光体2に供給される。また、現像領域19を
通過した現像剤は、磁極S2、N3の対向部を通過し、磁
極N3とN1との間に形成されている反発磁界の影響を受
けてスリーブ22から離脱する。
【0014】次に、現像領域19に搬送される現像剤量
の切換について説明する。上述のように、ブレード21
は磁性材料で形成されているので、図6,7に示すよう
に、ブレード21の先端にはこれに対向する磁極と逆極
性の磁極が誘起され、マグネットローラ23とブレード
21との間に磁束が形成される。また、反発磁界を形成
する一方の磁極N1がブレード21に対向している状態
(図7に示す状態)では、この磁極N1から出る磁束だ
けでなく、磁極N3から出る磁束もブレード21に収束
する。一方、異なる極性の磁極N1とN2の間に位置する
磁極S1がブレード21に対向している状態(図6に示
す状態)では、磁極N1,N2から出る磁束は磁極S1
収束する。そのために、ブレード21の先端に形成され
る磁束の密度は、これに磁極N1が対向しているときの
方が、磁極S1が対向しているときよりも大きい。その
結果、磁極N1がブレード21に対向した第2の状態で
は、磁極S1がブレード21に対向した第1の状態より
も現像剤を規制する力が強く、ブレード21の先端を通
過する現像剤量が第1の状態よりも少ない。
【0015】したがって、現像装置では、正規現像が選
択されている場合、ソレノイド25によってマグネット
ローラ23を第1の状態に設定して磁極S1をブレード
21に対向し、現像領域19に搬送する現像剤量を増加
させる。その結果、現像剤中に含まれる非磁性トナーが
静電潜像に付着してこれを可視像化する(図1参照)。
一方、反転現像が選択されている場合、ソレノイド25
によりマグネットローラ23を第2の状態に設定して磁
極N1をブレード21に対向し、現像領域19に搬送す
る現像剤量を減少する。その結果、磁性トナーと非磁性
トナーにより静電潜像が可視像化される。このとき、非
磁性トナーは静電潜像の非画像部に吸引されるが、非磁
性トナーは磁性トナーの動きに従って静電潜像の画像部
だけに付着する。
【0016】次に、現像バイアス電圧VBについて説明
する。図8に示すように、正規現像の場合、図8に示す
ように、現像バイアス電圧VBとして、直流バイアスV
B(DC)(+560V)に、デューティ係数Dが1/4
(D=t1/t0)の矩形交流バイアスVB(AC)(ピーク
ツーピーク電圧:3000V)を重畳した電圧V
B(DC+AC)(VMAX:+2060V、VMIN:−940V)
が印加される。その結果、現像バイアスVB(DC+AC)の最
大電圧時(VMAX:+2060V)、帯電位V0(−40
0V)を保持している静電潜像画像部24には正極性に
帯電している非磁性トナーが付着する。一方、現像バイ
アス電圧VB(DC+AC)の最小電圧時(VMIN:−940
V)、感光体に付着している非磁性トナーにはこれをス
リーブに回収する力が働き、感光体に付着している余分
なトナーや静電潜像背景部に付着しているトナーが回収
される。
【0017】一方、反転現像の場合、図9に示すよう
に、現像バイアス電圧VBとして、直流バイアスVB(DC)
(−1000V)に、デューティ係数Dが3/4(D=
1/t0)の矩形交流バイアスVB(AC)(ピークツーピ
ーク電圧:3000V)を重畳した電圧VB(DC+AC)(V
MAX:+500V、VMIN:−2500V)が印加され
る。その結果、現像バイアス電圧VB(DC+AC)の最小電圧
時(VMIN:−2500V)、露光されて電位の減衰し
ている静電潜像画像部25に負極性に帯電している磁性
トナーが電気的に引かれて付着する。このとき、磁性ト
ナーに静電気力で付着している非磁性トナーも静電潜像
画像部25に移動する。このように、非磁性トナーは磁
性トナーと共に挙動し、単独で静電潜像非画像部に付着
することはない。他方、現像バイアス電圧VB(DC+AC)
最大電圧時(VMAX:+500V)、感光体に付着した
トナーに対してこれをスリーブに回収する力が働き、余
分なトナーや静電潜像非画像部に付着したトナーがスリ
ーブに回収される。
【0018】なお、現像バイアス電圧の交流成分V
B(AC)として矩形波を用いたのは、現像やトナー回収に
必要な電圧が確実に印加できるからである。また、矩形
波のデューティ係数は、現像に必要な電圧の印加時間を
短く、回収に必要な電圧の印加時間が長くなるように設
定するのが望ましい。その理由は、現像時には瞬間的に
強力な電界を与えてトナーが磁気ブラシから飛び出し易
くし、回収時には弱い電界を長時間与えて確実に不必要
なトナーを回収するためである。
【0019】画像形成装置を表1の条件に設定するとと
もに、感光体の帯電位、現像バイアス電圧を上述の通り
設定して耐刷試験を行った。その結果、正規現像、反転
現像のいずれの場合でも十分な画像濃度が得られ、非画
像部に被り見られなかった。
【0020】
【表1】 実験条件 ・使用感光体…OPC感光体 ・現像ギャップDb…0.6mm ・現像剤 平均粒径 キャリア …20μm 非磁性トナー…11 〃 磁性トナー … 9 〃 磁性粉量 非磁性トナー… 2重量部 磁性トナー …50 〃 トナー濃度 非磁性トナー/現像剤…15wt% 磁性トナー /現像剤…11 〃 ・現像剤搬送量 正規現像時…5mg/cm2 反転現像時…1 〃
【0021】次に、トナー補給制御について説明する。
上記画像形成装置では、正規現像のときは非磁性トナー
だけが消費される。一方、反転現像のときは磁性トナー
と非磁性トナーが同時に消費され、その消費比率は不明
である。したがって、正規現像時のトナー補給制御で
は、図10に示すように、サブイレーサを点滅して感光
体上の非画像領域26に正規現像用静電潜像27を作成
し、これを非磁性トナーで正規現像する。また、その画
像濃度が適正か否かを判定し、画像濃度が基準濃度以下
であれば非磁性トナーを補給する。
【0022】他方、反転現像時のトナー補給制御では、
図11,12に示すように、まず感光体の非画像領域2
6にサブイレーサを点滅して正規現像用静電潜像28を
作成する。そして、この静電潜像28を非磁性トナーで
正規現像し、その画像濃度(ID)が適正か否か判定す
る。判定の結果、画像濃度が基準濃度以下であれば、非
磁性トナーが不足しているので、トナー補給装置18か
ら非磁性トナーを補給する。しかし、画像濃度が基準濃
度以上であれば、非磁性トナーの補給は行わない。次
に、感光体の非画像領域26にサブイレーサを点滅して
反転現像用静電潜像29を作成する。そして、この静電
潜像29を磁性トナーと非磁性トナーで反転現像し、そ
の画像濃度が適正か否か判定する。ここでの判定の結
果、画像濃度が基準濃度以下と判定された場合には、磁
性トナーが不足しているので、トナー補給装置から磁性
トナーを補給する。
【0023】なお、単独で使用される非磁性トナーのト
ナー補給制御は、上述のように感光体上にパターンを作
成し、その画像濃度からトナー濃度を評価する必要があ
るが、非磁性トナーと磁性トナーを含む全体のトナー濃
度は、現像槽に設けた磁気式又は光学式のセンサで測定
して評価するようにしてもよい。
【0024】キャリアに対するトナーの適正混合率を求
めるために、異なる粒径のキャリアとトナーを用いて耐
刷試験を行い、被りのない適正濃度の画像が得られる条
件を求めた。なお、実験に使用した材料の真比重は、キ
ャリアが3g/cm3、磁性トナーが1.2g/cm3
非磁性トナーが1.0g/cm3であった。実験の結果
を図13に示す。この結果より、キャリアの総表面積
が、それぞれの磁性トナーの総表面積、磁性トナーの総
表面積とほぼ等しくすることが必要であることが判明し
た。
【0025】上記実験に使用したそれぞれの材料の組
成、製法は以下の通りである。すなわち、非磁性トナー
は、樹脂(Mn=10000、Mw=150000のス
チレンアクリル樹脂):100重量部、カーボンブラッ
ク(三菱化成社製 MA#8):10重量部、ワックス
(Mn=5000のポリプロピレン):5重量部、帯電
制御剤(オリエント化学社製ニグロシアン染料):5重
量部(ニグロシアン染料の代わりに4級アンモニウム塩
を3重量部としてもよい。)、磁性粉(粒径0.6μm
のZnフェライト):2重量部、外添剤(アエロジル社
製コロイダルシリカ):0.1重量部をミキサーで混合
後、混練、冷却、粗粉砕、微粉砕、分級し、さらに外添
剤を添加、混合して所望粒径とした。磁性トナーは、樹
脂(Mn=15000、Mw=200000のスチレン
アクリル樹脂):100重量部、カーボンブラック(三
菱化成社製 MA#8):10重量部、ワックス(Mn
=5000のポリプロピレン):5重量部、帯電制御剤
(アゾ系金属錯体化合物):5重量部、磁性粉(粒径
0.6μmのZnフェライト):50重量部、外添剤
(アエロジル社製コロイダルシリカ):0.1重量部を
上述の方法で混合等して得たものである。キャリアは、
樹脂(スチレンアクリル(SBM−73L)):100
重量部、磁性粉(RP−BL):200重量部、カーボ
ンブラック(ケッチンブラックEC):6重量部、シリ
カ(アエロジル社製#200):2重量部をトナーと同
様に混合等して得た。
【0026】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
係る画像形成方法では、感光体と現像装置をそれぞれ一
台設け、現像装置に磁性トナーと非磁性トナーを収容し
て正規現像と反転現像の両現像方式を実行できるので、
画像形成装置の小型化、簡素化が図られる。また、現像
領域に搬送する単位面積あたりの現像剤量を現像方式に
応じて切り替えることによって、画像背景部へのトナー
の付着が防止され、被りの無い高品質の画像が得られ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 磁性トナーと非磁性トナーについて、現像剤
搬送量と画像濃度との関係を示す図である。
【図2】 現像剤搬送量が多い場合の磁気ブラシの状態
を模式的に表した図である。
【図3】 現像剤搬送量が少ない場合の磁気ブラシの状
態を模式的に表した図である。
【図4】 現像方式とトナー消費量との関係を表した図
である。
【図5】 電子写真式画像形成装置の概略構成を示す図
である。
【図6】 現像剤搬送量の切換を説明する図である。
【図7】 図6と共に現像剤搬送量の切換を説明する図
である。
【図8】 正規現像の原理と、そのときの画像部及び現
像バイアス電圧を示す図である。
【図9】 反転現像の原理と、そのときの画像部及び現
像バイアス電圧を示す図である。
【図10】 非磁性トナーのトナー濃度を測定する際に
作成する静電潜像を示す図である。
【図11】 磁性トナーのトナー濃度を測定する際に作
成する静電潜像を示す図である。
【図12】 トナー補給制御に関するフローチャートの
一部を示す図である。
【図13】 被りのない適正濃度の画像が得られる条件
を示す図である。
【符号の説明】
1…感光体ドラム、2…感光体、6…現像装置、14…
制御装置、19…現像領域、20…現像ローラ、21…
穂高規制ブレード、22…スリーブ、23…マグネット
ローラ、24…現像バイアス電源。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 磁性キャリアと、この磁性キャリアとの
    接触により所定の極性に帯電される磁性トナーと、上記
    磁性キャリア及び磁性トナーとの接触により磁性トナー
    とは逆の極性に帯電される非磁性トナーとを一つの容器
    に収容し、現像領域に搬送される現像剤の単位面積あた
    りの量を、磁性トナーによる現像時は、該磁性トナーを
    使用しない現像時よりも少なくすることを特徴とする画
    像形成方法。
JP6130233A 1994-06-13 1994-06-13 画像形成方法 Pending JPH07333998A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999024877A1 (de) * 1997-11-06 1999-05-20 Oce Printing Systems Gmbh Druck- oder kopiergerät zum wahlweisen betrieb mit magnetischem oder nichtmagnetischem toner

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WO1999024877A1 (de) * 1997-11-06 1999-05-20 Oce Printing Systems Gmbh Druck- oder kopiergerät zum wahlweisen betrieb mit magnetischem oder nichtmagnetischem toner

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