JPH08202130A - 現像装置 - Google Patents

現像装置

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JPH08202130A
JPH08202130A JP7007738A JP773895A JPH08202130A JP H08202130 A JPH08202130 A JP H08202130A JP 7007738 A JP7007738 A JP 7007738A JP 773895 A JP773895 A JP 773895A JP H08202130 A JPH08202130 A JP H08202130A
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developing
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    • G03G15/00Apparatus for electrographic processes using a charge pattern
    • G03G15/06Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for developing
    • G03G15/08Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for developing using a solid developer, e.g. powder developer
    • G03G15/0806Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for developing using a solid developer, e.g. powder developer on a donor element, e.g. belt, roller
    • G03G15/0812Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for developing using a solid developer, e.g. powder developer on a donor element, e.g. belt, roller characterised by the developer regulating means, e.g. structure of doctor blade

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Abstract

(57)【要約】 【構成】 現像ローラ2の回転方向に対して、ブレード
4aの上流側で、現像ローラ2に当接しない位置に現像
剤誘導部材3を設ける。現像剤誘導部材3は弾性体、あ
るいは弾性発泡体で形成されている。 【効果】 現像剤誘導部材3は、ブレード4aに規制さ
れたトナー6が現像ローラ2の上流側に戻されるのを防
ぎ、トナー6をブレード4aに効率よく流入させること
ができる。それゆえ、非磁性一成分現像剤であるトナー
6を用いた画像形成装置において、高濃度の画質を得る
ことができる。また、トナー6の経時的劣化が少なく、
装置の構成が容易で低価格な現像装置を提供することが
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、電子写真方式を用いた
複写機、プリンタ、ファクシミリ、または静電記録装置
等の画像形成装置に用いられる現像装置に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】電子写真装置の現像剤としてはトナーの
みからなる一成分現像剤と、トナーとキャリアからなる
二成分現像剤とが知られている。二成分現像剤を用いた
現像方法は一般に、トナーとキャリアとを現像槽中で攪
拌することによりトナーを帯電させ、キャリアの表面に
トナーを付着させた状態で現像剤担持体により、静電潜
像担持体と現像剤担持体との対向位置にある現像領域に
搬送させる。このため、十分な搬送量が得られ、高濃度
の画像を得ることができる。しかしながら、二成分現像
剤では現像濃度を一定に維持するために、トナーとキャ
リアの混合比を一定に維持する必要があり、現像装置全
体の構成が複雑になる。
【0003】一方、一成分現像剤を用いた現像装置で
は、その取扱が簡便である。一成分現像剤(以下、トナ
ーと略称)としては、非磁性一成分現像剤が知られてい
る。一般に、非磁性トナーの供給・塗布を行う現像剤供
給部材を用いない現像装置では、トナーは、現像剤担持
体への鏡像力やファンデルワールス力等の機械的付着
力、トナーの流動性に起因する剪断力、及び現像剤担持
体の形状等によって決定される量のトナーが現像剤担持
体の移動によって、現像剤担持体と現像剤規制部材のニ
ップ部との間の領域に搬送される。
【0004】上記現像剤規制部材は、トナーの均一な薄
層を得るために、現像剤担持体に任意の圧力で押圧され
ているので、現像剤担持体の移動により搬送されてきた
トナーの多くは、現像剤規制部材を通過することができ
ない。
【0005】搬送されてきた現像剤担持体上のトナーが
現像剤規制部材を通過できるか否か(トナー通過性)
は、トナーの現像剤担持体への付着力やトナーと現像剤
担持体との摩擦力等によるトナー搬送力等と、現像剤規
制部材の現像剤担持体への加圧力や現像剤規制部材とト
ナーとの摩擦力等との関係によって決定される。
【0006】そこで、現像装置に現像剤供給部材(例え
ば、スポンジ等からなるトナー供給ローラ)を用い、現
像剤担持体に現像剤供給部材を押し当てることで、トナ
ーの供給を機械的・電気的に行うことによって、トナー
供給性を良くする方法がある。即ち、現像剤供給部材
は、現像剤担持体との接触部において、トナーを帯電さ
せることにより、鏡像力によるトナーの現像剤担持体へ
の付着力を向上させると共に、現像剤担持体にトナーを
塗布する作用があるため、トナー通過性が向上し、トナ
ーが現像剤規制部材を通過し易くなり、良好なトナー供
給性を得ることができる。つまり、十分なトナーの供給
量を得ることができる。
【0007】この種の現像装置として一般的なものにつ
いて、図13を基に説明する。まず、感光体71(静電
潜像担持体)表面に図示しない潜像形成手段により静電
像が形成され、その後、感光体71に対向する現像ロー
ラ72(現像剤担持体)によりトナー76(非磁性一成
分現像剤)が静電的に付着されて現像が行われ、静電像
が可視化される。
【0008】この現像過程において、現像ローラ72上
には帯電したトナー76が薄層形成されている。このト
ナー76の薄層形成は、まず、現像槽75内に配置され
現像ローラ72に圧接されるトナー供給ローラ77(現
像剤供給部材)によりトナー76が現像ローラ72に供
給・塗布される。その後、現像剤層規制部材74の規制
部層であるブレード74aにより現像ローラ72に付着
しているトナー76が薄層均一化される。
【0009】また、トナー76の帯電は、現像ローラ7
2とトナー供給ローラ77との間、または現像ローラ7
2とブレード74aとの間の少なくとも一方での摺擦に
よる摩擦帯電や電荷注入帯電による方法が一般に用いら
れる。
【0010】このような非磁性一成分現像剤を用いた現
像装置では、全面黒ベタの原稿のようにトナーを多く消
費する現像を行ったとき、キャリアによるトナー搬送が
行えないので、現像ローラ上のトナー消費量にみあった
トナー供給量を維持できなくなり、濃度が徐々に低下す
る現象が生じやすい。
【0011】この問題を解決する従来技術として、例え
ば、一成分現像剤として上記非磁性トナーの代わりに磁
性トナーを用いることが広く知られている。即ち、磁気
力により磁性トナーを磁気的に吸引して搬送することが
できるため、現像ローラへトナー消費量にみあう十分な
トナー量を供給することが可能となる。しかしながら、
磁性トナーは磁性粉をトナーの主樹脂に添加しているの
で、磁性トナーはその着色が困難となり、カラー化に対
応することが難しくなる。
【0012】従って、一成分現像剤としては非磁性トナ
ーを用いる方が有利である。しかし、この場合、トナー
の搬送やトナーの帯電、更に現像剤担持体上にトナーを
均一に且つ薄層化して形成することが問題となる。
【0013】即ち、非磁性トナーの場合、磁気力による
トナー搬送が行えないため、トナー搬送方法を工夫する
必要がある。また、磁性トナーを用いた場合ではトナー
は磁気力により現像ローラに付着しているが、非磁性ト
ナーの場合、現像ローラへのトナーの付着は主に鏡像力
とファンデルワールス力によって生じているため、トナ
ー層厚を薄層に形成しなければ、現像ローラからのトナ
ーの脱落や飛散が生じてしまう。さらに、トナーの帯電
が現像ローラまたはブレードとの摩擦帯電によるもので
は、帯電量はトナー層厚に逆比例するため、安定した高
いトナー帯電を得るためにも、均一な薄層形成が必要と
なる。
【0014】非磁性トナーを用いた現像装置でのトナー
搬送方法としては、前述した従来例で示したように、ト
ナー供給ローラを用いる方法やそれに準ずるものとして
多数開示された技術がある。
【0015】例えば、特開昭58−98762号公報や
USP4,083,326に開示されたように、トナー
供給ローラとして繊維ブラシを用いる方法がある。即
ち、表面に繊維ブラシを有するトナー供給ローラを現像
ローラに接触させることにより、繊維ブラシに含まれた
トナーを供給することができる。また、トナー供給ロー
ラとして弾性発泡体を用いる方法が特開平2−1919
74号公報に開示されている。この方法は、弾性発泡体
の発泡セル中にトナーを含ませることにより、トナーを
供給することができる。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、繊維ブ
ラシや弾性発泡体からなるトナー供給ローラを用いた場
合、十分なトナー供給量を得るためには、トナー供給ロ
ーラを現像ローラに圧接させる必要があるため、トナー
供給ローラと現像ローラとの圧接部において、トナーに
ストレスがかかりトナーが劣化しやすくなる。また、現
像ローラの駆動トルクが大きくなるという問題も生じ
る。
【0017】さらに、トナー供給ローラとして、繊維ブ
ラシを用いた場合、ブラシ間へのトナー目詰まりやブラ
シの毛倒れ等の経時的な劣化が生じやすくなる。また、
弾性発泡体を用いた場合でも、発泡セル中へのトナー目
詰まりによる経時的な劣化が生じやすくなる。
【0018】また、トナー供給ローラやその駆動装置を
設けることにより、現像装置の構造が複雑となり、一成
分現像剤を用いる利点の一つである装置の簡易さが失わ
れると同時に、コストも高くなるという問題を有してい
る。
【0019】本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされ
たものであって、その目的は、現像剤供給部材を用いず
に、簡易で低コストの方法により、非磁性一成分現像剤
の供給が十分に行うことができると共に、トナーへのス
トレス及びトナーの経時的劣化が少なく、高濃度の画像
が安定して得られる現像装置を提供することにある。
【0020】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の請求項1記載の現像装置は、非磁性一成
分現像剤(トナー)を表面に担持して搬送する現像剤担
持体(例えば、現像ローラ)と、上記現像剤担持体によ
る非磁性一成分現像剤の搬送量を規制し、非磁性一成分
現像剤の薄層を現像剤担持体の表面に形成する規制部材
(例えば、ブレード)とを備えた現像装置において、上
記現像剤担持体の移動方向に対して上記規制部材の上流
側近傍で、かつ現像剤担持体に当接しない位置に配設さ
れ、非磁性一成分現像剤を上記規制部材に誘導し、規制
部材に搬送される非磁性一成分現像剤の現像剤担持体に
対する現像剤圧を増大させる現像剤誘導部材を設けたこ
とを特徴としている。
【0021】請求項2記載の現像装置は、上記現像剤誘
導部材は、弾性を有する材料で形成されていることを特
徴としている。
【0022】請求項3記載の現像装置は、上記規制部材
は、現像剤担持体に任意のニップ幅を持って圧接される
ニップ部を有し、上記現像剤誘導部材は、上記ニップ部
を上記上流側方向に延設した自由端部であり、自由端部
の硬度を上記ニップ部の硬度より低くしたことを特徴と
している。
【0023】
【作用】請求項1記載の現像装置によれば、以下の通り
になる。規制部材は非磁性一成分現像剤(以下、トナー
と略称)の均一な薄層を得るために、トナーの搬送量を
規制しているため、現像剤担持体の移動により搬送され
てきたトナーの多くは、規制部材を通過することができ
ない。その結果、現像剤担持体の移動方向に対して上記
規制部材の上流側で、規制部材に押し戻されたトナー
は、現像剤担持体面から離れ、規制部材の面に沿って上
方に流動しようとする。
【0024】現像剤誘導部材は、この上方へ流動しよう
とするトナーを現像剤担持体面に押し戻す。一方、現像
剤担持体は、次々に新たなトナーを搬送してくるので、
規制部材に搬送されるトナーの現像剤担持体に対する現
像剤圧(現像剤密度)が増大し、トナーの供給性が良好
となる。
【0025】従って、従来の現像剤供給部材を用いた現
像装置では、現像剤担持体に現像剤供給部材を接触させ
る必要があり、それによるトナーへのストレスが問題と
なっていたが、本願では、現像剤担持体と現像剤誘導部
材とは非接触で配置できるので、トナーへのストレスを
低下させることができ、また、低トルクでの現像剤担持
体の駆動が可能となる。さらに、装置の簡易化、低コス
ト化を図ることができる。
【0026】請求項2記載の現像装置によれば、現像剤
誘導部材は請求項1の作用と同様に、上方へ流動しよう
とするトナーを現像剤担持体面に押し戻すと共に、現像
剤誘導部材が弾性を有する材料で形成されていることに
より、トナーを弾性的に押し返す、つまり、上記トナー
の一部は現像剤担持体の上流側に流される。さらに、弾
性を有する現像剤誘導部材によってトナーの余分な圧力
が吸収されるので、規制部材に搬送されるトナーの現像
剤担持体に対する現像剤圧が上がり過ぎるのを防ぐこと
ができる。即ち、規制部材の上流側でのトナーの凝集を
防ぐことができる。
【0027】請求項3記載の現像装置によれば、現像剤
誘導部材、即ち自由端部の近傍に搬送された現像剤担持
体上の上層部のトナーは、現像剤担持体と自由端部との
間で決定される層厚に規制されつつ、現像剤担持体の移
動により、ニップ部に流入する。このとき、ニップ部で
規制された大部分のトナーは、規制部材の上流方向に流
動しようとするが、自由端部により押し戻され、ニップ
部のトナーの流入部の現像剤圧(現像剤密度)を上昇さ
せ、トナーは現像剤担持体により強く付着する。
【0028】このとき、自由端部を上記ニップ部と同一
の硬度にした場合、ニップ部に流入する現像剤密度が上
がり過ぎるので、自由端部と現像剤担持体との間でトナ
ーの凝集が生じやすい。従って、例えば、アスカーC4
0°程度に自由端部の硬度をニップ部の硬度より低くす
ることで、自由端部がトナーの圧力により変形し、ニッ
プ部に流入する現像剤密度が上がり過ぎるのを防ぐこと
ができ、トナーの凝集が生じず、適量のトナーの供給が
なされる。従って、トナーがニップ部に効率よく供給さ
れる。
【0029】また、ニップ部と自由端部とで、同一の硬
度の材料を用い、ニップ部と自由端部とで厚さを変えた
り、自由端部に穴をあける等の処理をして、自由端部の
上記ニップ部に対する相対的な硬度を低くしてもよい。
【0030】
【実施例】
〔実施例1〕本発明の一実施例について図1ないし図6
に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【0031】本実施例に係る現像装置は、図1に示すよ
うに、図示しない潜像形成手段により静電潜像が形成さ
れ、時計回りに回転する感光体1(静電潜像担持体)に
対向するように配置されている。現像装置は、現像ロー
ラ2(現像剤担持体)、現像剤誘導部材3、現像剤規制
部材4、及び現像槽5を備えている。現像槽5内には、
トナー6(非磁性一成分現像剤)が収納されている。
【0032】現像ローラ2は、現像槽5の下方にできる
開口部を塞ぐように設けられ、反時計回りに回転するこ
とにより、表面にトナー層を形成して感光体1へトナー
6を送る。現像剤規制部材4は、現像槽5におけるトナ
ー6の出口側に設けられ、トナー層を所定の均一な厚さ
にするためのものである。この現像剤規制部材4は、ブ
レード4a(規制部材)、ブレード支持部材4b、及び
ブレード付勢部材4cから成り、ブレード4a及びブレ
ード支持部材4bは、ブレード付勢部材4cにより現像
ローラ2に押圧されている。
【0033】また、現像剤誘導部材3は、現像槽5内に
接着され、現像ローラ2の回転方向に対して上記現像剤
規制部材4付近の上流側で、かつ現像ローラ2に当接せ
ず、所定の間隔をあけて配置されており、トナー6をブ
レード4aの流入位置に誘導する。
【0034】上記の構成によれば、現像は以下のように
行われる。現像ローラ2が反時計回りに回転することに
より、現像ローラ2近傍の現像槽5内のトナー6が現像
ローラ2に付着して搬送される。現像剤誘導部材3の近
傍に搬送されたトナー6は、現像ローラ2と現像剤誘導
部材3との間隔で決定される層厚に規制されると共に、
現像剤誘導部材3により現像ローラ2に対してトナー6
が押しつけられ、現像ローラ2により強く付着する。
【0035】その後、現像ローラ2の回転によりブレー
ド4aまで搬送されたトナー6は、ブレード4aとの摩
擦、あるいは電荷注入により帯電されると共に、ブレー
ド4aによって薄層化される。ブレード4aを通過後の
現像ローラ2上にはトナー6の薄層が形成され、現像ロ
ーラ2の回転により、現像ローラ2と感光体1とが対向
し合う現像領域に搬送される。
【0036】上記現像領域において、感光体1上に形成
された静電潜像に対応し、現像ローラ2上のトナー6が
感光体1に転移し可視化される。このとき、現像バイア
スとして、直流あるいは直流に交流を重畳した電圧を現
像ローラ2に印加してもよい。
【0037】ここで、上記現像剤誘導部材3付近のトナ
ー6の流動について詳しく説明する。現像ローラ2によ
り搬送されたトナー6の大半は、ブレード4aにより規
制され、その結果、ブレード4aの上流側で、規制され
たトナー6が現像ローラ2近傍からブレード4a及びブ
レード支持部材4bの面に沿って、上方に流動しようと
する。
【0038】現像剤誘導部材3がない場合には、図2
(a)に示すように、ブレード4aで規制されたトナー
6は新たに送られてくるトナー6に押しやられて、ブレ
ード4a及びブレード支持部材4bの面に沿って、上方
に流動して行く。その後、円弧を描いて現像ローラ2の
上流側へと流れていく。
【0039】一方、現像剤誘導部材3が設けられた場
合、図2(b)に示すように、トナー6の上方への流
動、あるいは、現像ローラ2の上流側への流動を防ぐ。
また、トナー6は現像剤誘導部材3により押し戻される
と共に、現像ローラ2は次々に新たなトナー6を搬送し
てくるので、ブレード4aのトナー流入部の現像剤圧で
あるトナー圧(トナー密度)が上昇する。これにより、
トナー6は現像ローラ2に強く付着され、トナー6が効
率よく供給される。
【0040】従って、現像剤誘導部材3は、現像ローラ
2に接触して設けられるトナー供給ローラのような従来
の現像剤供給部材とは異なる作用により、トナー6の供
給量を向上することができる。また、現像剤誘導部材3
を現像ローラ2とは非接触で配置することができるの
で、低トルクでの現像ローラ2の駆動、トナー6へのス
トレスの低下を図ることができる。さらに、装置の簡易
化、低コスト化が可能となる。
【0041】また、上述のように、現像剤誘導部材3は
上方へ流動しようとするトナー6を現像ローラ2面に押
し戻すと共に、現像剤誘導部材3が弾性を有する材料で
形成されていることにより、トナー6を弾性的に押し返
す、つまり、上記トナー6の一部は現像ローラ2の上流
側に流される。さらに、弾性を有する現像剤誘導部材3
によってトナー6の余分な圧力が吸収されるので、ブレ
ード4aに搬送されるトナー6の現像ローラ2に対する
トナー圧が上がり過ぎるのを防ぐことができる。即ち、
ブレード4aの上流側でのトナー6の凝集を防ぐことが
できる。現像剤誘導部材3の材料については、後で詳し
く述べるが、特に、弾性発泡体は、低硬度であるので、
容易に且つ安価に入手できる。
【0042】次に本実施例で使用した現像装置の仕様の
詳細を以下に述べる。感光体1は、直径80mm、長さ
340mmのアルミ円筒上にフタロシアニン等からなる
有機光導電性物質により感光層が形成された、いわゆる
OPCドラムであり、周速は175mm/secで時計
回りに回転させた。なお、感光体としては、CdS、S
e、a−Si(非晶質シリコン)、ZnO等の光導電性
物質からなる感光層が形成されたものを使用することも
できる。また、感光体の形状は、円筒状に限らず、回転
駆動される無端ベルトを用いてもよい。
【0043】現像ローラ2は、表面をサンドブラスト処
理により、中心線平均粗さ1.5μmに粗した直径32
mm、長さ290mmのアルミ円筒を使用した。感光体
1とは0.15mmの間隔を開けて配置し、反時計回り
に周速300mm/secで回転させた。なお、現像ロ
ーラは、アルミニウムやステンレス等の金属製の導電性
軸上に弾性を有する表層が形成された、いわゆる弾性ロ
ーラでもよい。また、現像ローラの形状は円筒状に限ら
ず回転駆動される無端ベルトを用いてもよく、さらに、
感光体に非接触である必要はなく、現像ローラは感光体
に接触していてもよい。
【0044】ブレード4aは、厚さ2mm、長さ292
mm、幅5mm、体積抵抗105 Ωcm、硬度JIS
A50°のウレタン製の弾性体である。ブレード支持部
材4bは幅5mmのアルミニウム製であり、ブレード付
勢部材4cはコイルバネや板バネ等により形成されてい
る。ブレード4aは、ブレード支持部材4bに接着さ
れ、ブレード付勢部材4cにより現像ローラ2に対して
ニップ幅2mm、線圧80gf/cmで圧接した。線圧
は、20〜200gf/cmが適当であり、押圧力を変
えることにより現像ローラ2上のトナー付着量やトナー
層厚、トナー帯電量を調整することが可能である。な
お、ブレードの材質は、シリコーン、ポリアミド、アク
リル、エポキシ等の弾性体を用いてもよい。また、現像
剤担持体が弾性体の場合には、アルミニウム、ステンレ
ス、銅、真鍮、リン青銅等の金属製のものを用いること
ができる。
【0045】トナー6は、スチレンアクリル等の樹脂を
主樹脂としてカーボン等の着色剤を混合させ、粉砕・分
級した非磁性一成分のものであり、流動性を向上させる
ために疎水性アルミナを外添している。トナー6の体積
平均粒径は7μmで、体積抵抗率は1011Ωcmであ
る。トナー6の帯電極性は正である。なお、本実施例の
構成は帯電極性によらず、負の帯電極性を持つトナーで
も適用できる。また、主樹脂としては、ポリエステル、
エポキシ、ポリスチレン、アクリル系樹脂等を用いるこ
とができる。また、外添剤としてシリカ、酸化チタン等
を用いたり、顔料、染料等により着色してもよい。さら
に、トナーは、重合法、マイクロカプセル化法によって
製造してもよい。
【0046】現像剤誘導部材3としては、厚さ5mm、
幅10mm、長さ292mm、アスカーC硬度20°、
発泡セル数100個/インチ、圧縮永久歪み5%の直方
体のウレタンゴムの発泡体を用いた。なお、現像剤誘導
部材は、ポリウレタン、シリコーン、CR(クロロブレ
ンゴム)、ポリスチレン、ポリエチレン、ニトリル、ブ
タジエン等のゴム材料等の弾性体、あるいは、それらの
発泡体を使用してもよい。また、上記弾性発泡体の表面
を被膜処理したものでもよい。また、現像剤誘導部材の
形状は、直方体である必要はなく、円柱状等でもよい。
【0047】上記現像装置を用いて、現像剤誘導部材3
の硬度及び位置関係等と、トナー供給性との関係につい
て調べるために以下の実験1〜3を行い、さらに、トナ
ー層の状態を調べるために実験4を行った。
【0048】上記現像装置をシャープ(株)製の複写機
SF8300に組み込み、感光体1と現像ローラ2とを
周速比1:1.7(現像ローラ2の周速300mm/s
ec)で回転させ、A4Rの黒ベタ原稿を複写した。現
像ローラ2の外周と周速との関係から、現像ローラ2が
約5周することにより1枚の原稿(複写サンプル)が複
写される。複写サンプルの現像ローラ2の各周回数に相
当する位置、即ち、1枚の複写サンプル上の5つの点で
の光学濃度(O.D.)をMachbethRD918
を用いて測定し、光学濃度の変化を調べた。現像供給
性、即ち、トナー供給性が良好であれば、高濃度(O.
D.が1.4以上)で、現像ローラ2の各周回毎に濃度
低下がない複写が行われる。
【0049】まず、実験1及び実験2として、現像剤誘
導部材3及び現像ローラ2の位置と、トナー供給性との
関係について調べた。このとき、現像剤誘導部材3は、
上述のウレタンゴムの発泡体を使用した。また、図3に
示すように、現像剤誘導部材3の下流側端面と現像剤規
制部材4の上流側端面との距離(図で水平方向の距離)
をX、現像剤誘導部材3と現像ローラ2との最近傍距離
(図で垂直方向の距離)をYとした。
【0050】実験1では、距離X=0、即ち、現像剤規
制部材4と現像剤誘導部材3が密接した場合の距離Yと
トナー供給性との関係を調べた。実験結果として、図4
に現像ローラ2の周回数と複写サンプルの光学濃度との
関係を示す。
【0051】これにより、Y=1及びY=2(mm)で
は、ほぼ一定の光学濃度を示しており、現像ローラ2の
周回数に伴う濃度低下がない。また、光学濃度は1.4
以上であり、高濃度の画像が得られている。従って、ト
ナー供給性が良好であることがわかる。一方、Y=4
(mm)のように、現像剤誘導部材3と現像ローラ2と
の距離Yが大きくなった場合には、周回数が1回目のと
きは光学濃度は約1.4であるが、周回数が増すと濃度
低下が顕著であり、右下がりの曲線となり、トナー供給
性が悪くなっている。
【0052】この理由は、現像剤誘導部材3と現像ロー
ラ2との距離Yが大きくなると、図2(a)の現像剤誘
導部材3がない場合と同様に、ブレード4aで規制さ
れ、戻されてきたトナー6がそのまま更に上流側に流さ
れていくからである。この結果、現像剤誘導部材3によ
るブレード4aの流入部でのトナー圧(トナー密度)の
向上が行えなくなる。また逆に、距離Yが小さくなりす
ぎて、現像剤誘導部材3と現像ローラ2とが接近し過ぎ
ていたり、接触していたりすると、すじ状のむらが生じ
たり、現像ローラ2上のトナー6がかき落とされたりす
る。
【0053】このため、現像剤誘導部材3と現像ローラ
2との距離Yには最適範囲が存在する。距離Yの値を変
化させて実験を行った結果から、現像剤誘導部材3と現
像ローラ2との距離Yとしては、約0.5mm〜約3m
m程度の間であることが望ましい。
【0054】次に、実験2では、距離Y=1(mm)と
し、距離Xとトナー供給性との関係を調べた。実験結果
として、図5に現像ローラ2の周回数と複写サンプルの
光学濃度との関係を示す。
【0055】これにより、X=0及びX=5(mm)で
は、ほぼ一定の光学濃度を示しており、現像ローラ2の
周回数に伴う濃度低下がない。また、光学濃度は1.4
以上であり、高濃度の画像が得られている。従って、ト
ナー供給性が良好であることがわかる。一方、X=10
(mm)のように、現像剤誘導部材3と現像剤規制部材
4との距離が大きくなった場合には、周回数が1回目の
ときは光学濃度は約1.4であるが、周回数が増すと濃
度低下が顕著であり、右下がりの曲線となり、トナー供
給性が悪くなっている。
【0056】この理由は、距離Xが大きくなると、ブレ
ード4aで規制され、戻されてきたトナー6を再び流入
部方向に押し返す力が分散されてしまうからである。こ
のため、現像剤誘導部材3と現像剤規制部材4との距離
Xは小さい方がよく、約10mmより小さい値が望まし
い。距離Xの値を変化させて実験を行った結果から、距
離Xとしては、約5mm以下であることがより好まし
い。
【0057】また、現像剤誘導部材3の有無の比較のた
めに、現像剤誘導部材3がない場合の実験も上記の実験
1及び2と同様の条件で行った。この結果も図4・5に
示しているが、両者とも現像剤誘導部材3がある場合に
比べて、さらに右下がりの曲線となっており、濃度低下
が顕著であり、トナー供給性が悪いことがわかる。
【0058】次に、実験3として、現像剤誘導部材3の
材質とトナー供給性との関係について調べた。このと
き、現像剤誘導部材3として、 (a)アスカーC硬度20°のウレタンゴムの発泡体 (b)アスカーC硬度40°のウレタンゴムの発泡体 (c)アクリル板 (d)JIS A硬度50°のウレタンソリッドゴム (e)(a)のウレタンゴムの発泡体表面に3M社製メ
ンディングテープを貼ったもの の5種類の材質毎にそれぞれトナー供給性を調べた。ま
た、現像剤誘導部材3と現像剤規制部材4との距離X=
0、現像剤誘導部材3と現像ローラ2との距離Y=1
(mm)とした。実験結果として、図6に現像ローラ2
の周回数と複写サンプルの光学濃度との関係を示す。
【0059】これにより、(a)・(b)・(e)で
は、ほぼ一定の光学濃度を示しており、現像ローラ2の
周回数に伴う濃度低下がない。また、光学濃度は1.4
以上であり、高濃度の画像が得られている。従って、ト
ナー供給性が良好であることがわかる。一方、(c)・
(d)では、濃度低下が顕著であり、右下がりの曲線と
なり、トナー供給性が悪くなっている。また、周回数が
1回目のときの濃度も1.4以下であり、濃度の低いも
のとなっている。
【0060】(e)においては、(a)と同様に良好な
トナー供給性が得られていることから、ウレタンゴムの
発泡体の表面性とトナー供給性とは関係がないことがわ
かる。また、(c)は(a)・(b)と比較して、硬度
が高い材質であるが、この場合においては、トナー6が
現像剤誘導部材3と現像ローラ2との間で凝縮してしま
い、トナー6の流動性が低下していた。(d)も(a)
・(b)と比較して、硬度が高い材質であるが、この場
合も(c)ほどではないが、トナー凝縮がみられ、トナ
ー6の流動性が低下していた。
【0061】これらの結果から、トナー凝縮を防ぎ、ト
ナー供給性をよくするためには、現像剤誘導部材3とし
て硬度の低い弾性体を用いた方が好ましいことがわか
る。特に、弾性発泡体や弾性発砲体の表面を被膜したも
のは低硬度のものが安価に容易に入手でき、かつ、トナ
ー供給性も良好である。また、ソリッドゴムでは硬度が
JIS A約20°程度以下であることが望ましい。
【0062】次に、実験4として、ブレード4aを通過
後の現像ローラ2上に形成されるトナー層の状態を調べ
た。測定には、上述の現像装置を単独で駆動できるテス
トベンチを用いた。現像ローラ2を約10秒間駆動さ
せ、現像ローラ2上に形成されたトナー層の、平均帯電
量(比電荷)と単位面積当たりのトナー量(付着量)を
測定した。また、現像剤誘導部材3はウレタンゴムの発
泡体を用い、現像剤規制部材4との距離X=0、現像ロ
ーラ2との距離Y=1(mm)とした。
【0063】比電荷及び付着量の測定は、現像ローラ2
上のトナー6を吸引装置により吸引除去し、吸引したト
ナー6の質量Mと、現像ローラ2に残った電荷量Qと、
現像ローラ2上の吸引した面積Aとを測定することによ
り、比電荷Q/M、付着量M/Aを算出した。
【0064】多数回測定の結果、比電荷は9.1μC/
g、付着量は0.64mg/cm2であった。比較のた
め、現像剤誘導部材3がない場合において、同様の測定
を行ったところ、比電荷は9.8μC/g、付着量は
0.48mg/cm2 であった。これにより、現像剤誘
導部材3の効果によって、付着量が増加していることが
わかる。従って、現像濃度は向上する。また、比電荷は
あまり変化していないので、トナー6への帯電は従来と
変わらず十分なされていることがわかる。
【0065】以上の結果をまとめると、現像剤誘導部材
3は、ポリウレタン、シリコーン、ポリスチレン、ポリ
エチレン等の弾性体、弾性発泡体、及び弾性発砲体の表
面を被膜処理したもの等を用いる。また、現像剤誘導部
材3と現像ローラ2との距離は約0.5mm〜3mm程
度の範囲に設定し、現像剤誘導部材3と現像剤規制部材
4との距離は約5mm以下の間隔で配置することが望ま
しい。
【0066】〔実施例2〕本発明の他の実施例について
図7ないし図10に基づいて説明すれば、以下の通りで
ある。なお説明の便宜上、前記の実施例の図面に示した
部材と同一の部材には同一の符号を付記し、その説明を
省略する。
【0067】本実施例の現像装置は、図7に示すよう
に、実施例1の現像剤誘導部材3及びブレード4aの代
わりにブレード24aを備えており、その他の構成につ
いては実施例1と同じである。
【0068】ブレード24aは、図8に示すように、ニ
ップ部24a1 と自由端部24a2とを有している。ニ
ップ部24a1 は、現像ローラ2と接触する面におい
て、現像ローラ2と任意のニップ幅を持って圧接され
る。自由端部24a2 は、現像ローラ2の回転方向に対
して上流側に、上記ニップ部24a1 を延設、あるいは
ニップ部24a1 に接着剤により接合されていると共
に、現像ローラ2には当接せず、かつ、ブレード支持部
材4bで支持されていない。また、自由端部24a2
硬度は、ニップ部24a1 の硬度より低い。この硬度に
ついては後述の実験で詳しく説明する。
【0069】なお、上記自由端部24a2 とニップ部2
4a1 とが同一の材料で同一の硬度(相対的な硬度は異
なる)で形成されている場合には、自由端部24a2
ニップ部24a1 を延設することにより、形成されてい
る。一方、自由端部24a2とニップ部24a1 とが同
一の材料で異なる硬度、あるいは、異なる材料で形成さ
れている場合には、自由端部24a2 はニップ部24a
1 に接着剤により接合されている。
【0070】上記の構成によれば、ブレード24a近傍
のトナー6の流動は以下のようになる。ただし、現像過
程は実施例1の場合と同様である。
【0071】自由端部24a2 の近傍に搬送された現像
ローラ2上の上層部のトナー6は、現像ローラ2と自由
端部24a2 との間で決定される層厚に規制されつつ、
現像ローラ2の回転により、ニップ部24a1 に流入す
る。このとき、ニップ部24a1 で規制された大部分の
トナー6は、ブレード24aの上流方向に流動しようと
するが、自由端24a2 により押し戻され、ニップ部2
4a1 のトナー6の流入部のトナー圧(トナー密度)を
上昇させ、トナー6は現像ローラ2により強く付着す
る。
【0072】ここで、ニップ部24a1 の硬度よりも自
由端部24a2 の硬度を低くすることで、図8に示すよ
うに、自由端部24a2 がトナー6の圧力により変形
し、ニップ部24a1 に流入するトナー密度が上がり過
ぎるのを防ぐことができ、トナー6の凝集が生じず、適
量のトナー6の供給がなされる。従って、トナー6がニ
ップ部24a1 に効率よく供給される。そして、ニップ
部24a1 においてトナー6は、ニップ部24a1 との
摩擦あるいは電荷注入により帯電されると共に薄層化さ
れる。
【0073】ブレード24aのニップ部24a1 の仕様
は、厚さ2mm、長さ292mm、体積抵抗105 Ωc
m、硬度JIS A50°のウレタン製の弾性体であ
る。ニップ部24a1 は、幅5mmのアルミニウム製の
ブレード支持部材4bに接着され、ブレード付勢部材4
cにより現像ローラ2に対してニップ幅2mm、線圧8
0gf/cmで圧接した。線圧は、20〜200gf/
cmが適当であり、押圧力により現像ローラ2上のトナ
ー付着量やトナー層厚、トナー帯電量を調整することが
可能である。ブレード24aの自由端部24a2 の幅は
10mmとし、硬度はアスカーC50°とした。
【0074】次に、自由端部24a2 の硬度とトナー供
給性との関係について調べた。このとき、自由端部24
2 としては、 (a)ニップ部24a1 と同一のJIS A硬度50°
のウレタンゴム (b)(a)のウレタンゴムに一辺2mm角、ピッチ5
mmの穴24dをあけたもの(図9参照) (c)(a)のウレタンゴムに一辺5mm角、ピッチ5
mmの穴をあけたもの (d)(c)の穴を3M社製メンディングテープで塞い
だもの (e)アスカーC硬度50°のウレタンゴムの発泡体 の5種類においてそれぞれトナー供給性を調べた。実験
方法は実施例1と同様であり、実験結果として、図10
に現像ローラ2の周回数と複写サンプルの光学濃度との
関係を示す。
【0075】これにより、(b)・(d)・(e)で
は、ほぼ一定の光学濃度を示しており、現像ローラ2の
周回数に伴う濃度低下がない。また、光学濃度は1.4
以上であり、高濃度の画像が得られている。従って、ト
ナー供給性が良好であることがわかる。一方、(a)・
(c)では濃度低下が顕著であり、右下がりの曲線とな
っており、同時に濃度も低いものとなっている。これら
の結果は、自由端24a2 の実質的な硬度(変形しやす
さ)と、ブレード24aのトナー流入部でのトナー圧
(トナー密度)で説明できる。
【0076】即ち、(a)のように自由端部24a2
硬度が比較的高く変形が起こりにくいと、ニップ部24
1 で規制され押し戻されたトナー6と、現像ローラ2
の回転により新たに供給されてきたトナー6とが凝集し
てしまう。
【0077】また、(c)のように自由端24a2 に比
較的大きな穴が開いていると、自由端24a2 は変形が
起こりやすく、トナー凝集は起こりにくいが、穴からト
ナー6が流出することにより、ブレード24aのトナー
流入部のトナー圧を上げることがきできない。
【0078】(b)のように穴24dを小さくした場合
や、(d)のように大きな穴を塞いだ場合は、トナー凝
縮が生じにくく、かつ、トナー流入部でのトナー圧を向
上できるので、良好なトナー供給性が得られる。
【0079】以上により、ニップ部24a1 は、ウレタ
ン、シリコーン、ポリアミド、アクリル、エポキシ、天
然ゴム等の弾性体、あるいは、弾性発泡体を用いてもよ
い。また、現像剤担持体が弾性体の場合には、アルミニ
ウム、ステンレス、銅、真鍮、リン青銅等の金属製のも
のを用いることができる。
【0080】自由端部24a2 は、ニップ部24a1
同一の材料で、ニップ部24a1 より硬度の低い弾性
体、あるいは、弾性発泡体を用いる。また、ニップ部2
4aと異なる材料で、ニップ部24aより硬度の
低い弾性体、あるいは、弾性発泡体を用いてもよい。さ
らに、自由端部24a2 のニップ部24a1 に対する相
対的な硬度を低くしてもよい。即ち、自由端部24a2
は、ニップ部24a1 と同一の硬度の材料を用い、ニッ
プ部24a1 と自由端部24a2 とで厚さを変えたり、
自由端部24a2 に穴をあける等の処理をすることによ
り、実質的な硬度を下げ、変形を生じやすくしてもよ
い。
【0081】なお、ニップ部24a1 は、均一なトナー
層を得るために、例えば、JISA40°程度以上の硬
度を有する材料が望ましい。また、ニップ部24a1
は、トナー6をより効果的に帯電するための帯電付与物
質等が添加、あるいは、被膜されていたり、所望の硬
度、電気的特性などの物性を得るために種々の物質が添
加されていてもよい。
【0082】なお、ブレードの現像ローラへの当接方法
としては、上記実施例1及び2で示した以外のものでも
よい。例えば、図12(a)・(b)に示すように、ブ
レードをブレード支持部材4bに片持ち梁で取付け、現
像ローラ2に腹当てしてもよい。図12(a)の場合、
現像ローラ2に腹当てされて湾曲し、現像ローラ2の表
面から反り返ったブレード44aは、その端部が自由端
44a2 となっている。図12(b)の場合、ブレード
54aはその端部が現像ローラ2に腹当てされており、
ブレード54aの端部に近接して現像剤誘導部材53が
設けられている。
【0083】〔実施例3〕本発明の他の実施例について
図11に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお
説明の便宜上、前記の実施例の図面に示した部材と同一
の部材には同一の符号を付記し、その説明を省略する。
【0084】本実施例の現像装置は、図11に示すよう
に、現像ローラ32(現像剤担持体)、ブレード34a
(規制部材)、現像剤誘導部材33、現像槽35、及び
電源38を備えている。現像槽35内には、トナー6
(非磁性一成分現像剤)が収納されている。
【0085】現像ローラ32は、現像槽35の下方に設
けられ、時計回りに回転することにより、表面にトナー
層を形成して感光体へトナー6を送る。ブレード34a
は、現像槽35におけるトナー6の出口側に設けられ、
現像ローラ32と当接している。このブレード34a
は、トナー層を所定の均一な厚さにするためのものであ
る。
【0086】現像剤誘導部材33は、現像槽35内に接
着され、現像ローラ32の回転方向に対して、上記ブレ
ード34a付近の上流側で、かつ現像ローラ32に当接
しない位置に配設されている。
【0087】電源38は、ブレード34aと現像ローラ
32とに接続されており、ブレード34aと現像ローラ
32との間に電位差を与えている。
【0088】上記の構成によれば、現像ローラ32は時
計回りに回転し、トナー6を現像剤誘導部材33が現像
ローラ32に最接近している位置に搬送する。この位置
においてトナー量が調整され、トナー6はブレード34
aに搬送される。
【0089】ブレード34aのトナー流入部では、供給
されるトナー6と、現像剤誘導部材33により押し戻さ
れるトナー6により、トナー圧が上昇している。トナー
6はブレード34aにより薄層化され、同時に摩擦帯電
される。ブレード34aと現像ローラ32との間には電
源38により電位差が与えられ、電荷注入により十分な
電荷が与えられると共に、逆極性に帯電したトナー6が
除去される。ブレード34aを通過したトナー6は十分
な電荷を有すると共に均一な薄層を形成しており、現像
領域に搬送される。
【0090】上記現像装置の仕様は以下の通りである。
現像ローラ32は、直径25mmのアルミスリーブをサ
ンドブラスト処理により、中心線平均表面粗さ1μmに
粗したローラを使用した。また、現像剤誘導部材33
は、アスカーC硬度30°の単発泡性を有するシリコー
ン発泡体を使用した。ブレード34aは、シリコーンゴ
ム製で、JIS A硬度50°、体積抵抗率105 Ωc
mとし、押圧力は120gf/cmで腹当てに現像ロー
ラ32を圧接した。トナー6の帯電極性は負とし、現像
ローラ32とブレード34aとの間には電源38によ
り、現像ローラ2をグランドとしてブレード34aに−
300Vを印加した。
【0091】以上により、本願の現像装置の構成は、実
施例3のように、ブレード34aを現像装置の下部に配
置することにより、ブレードを現像装置の上部に配置す
る実施例1及び2の場合とは、現像ローラの回転方向を
逆回転に設定することができる。したがって、感光体に
対する現像装置の位置が変更でき、帯電、転写、定着、
クリーニング等の他の装置との位置関係を変更できる構
成である。また、トナー6が自重により現像剤誘導部材
33へ導かれるため、トナー6が完全になくなるまで使
用でき、トナー6を無駄にしないという効果がある。
【0092】
【発明の効果】以上のように、本発明の請求項1記載の
現像装置は、現像剤担持体の移動方向に対して上記規制
部材の上流側近傍で、かつ現像剤担持体に当接しない位
置に配設され、非磁性一成分現像剤を上記規制部材に誘
導し、規制部材に搬送される非磁性一成分現像剤の現像
剤担持体に対する現像剤圧を増大させる現像剤誘導部材
を設けた構成である。
【0093】これにより、現像剤担持体に接触して非磁
性一成分現像剤を供給する現像剤供給部材を設けなくて
も、非磁性一成分現像剤の供給性を向上させ、全面黒ベ
タ画像の原稿においても濃度変化のない、高濃度の安定
した画像を得ることができる。また、現像剤誘導部材が
現像剤担持体に対し非接触に設けられているので、低ト
ルクでの現像剤担持体の駆動ができ、現像剤へのストレ
スの低下及び経時劣化の少ない現像装置を提供できる。
さらに、装置の小型化、低コスト化を図ることができる
という効果を奏する。
【0094】請求項2記載の現像装置は、現像剤誘導部
材は、弾性を有する材料で形成されている構成である。
【0095】これにより、現像剤を弾性的に押し返すこ
とができるので、規制部材における現像剤の凝集を防ぐ
ことができる。特に、弾性発泡体は、低硬度であり、容
易に安価に入手でき、低コスト化を図ることができると
いう効果を奏する。
【0096】請求項3記載の現像装置は、上記規制部材
は、現像剤担持体に任意のニップ幅を持って圧接される
ニップ部を有し、上記現像剤誘導部材は、上記ニップ部
を上記上流側方向に延設した自由端部であり、自由端部
の硬度を上記ニップ部の硬度より低くした構成である。
【0097】これにより、現像剤担持体に接触して非磁
性一成分現像剤を供給する現像剤供給部材を設けなくて
も、非磁性一成分現像剤の供給性を向上させ、全面黒ベ
タ画像の原稿においても濃度変化のない、高濃度の安定
した画像を得ることができる。また、自由端部が現像剤
担持体に対し非接触に設けられているので、低トルクで
の現像剤担持体の駆動、現像剤へのストレスの低下、経
時劣化の少ない現像装置を提供できる。さらに、装置の
簡易化、低コスト化を図ることができるという効果を奏
する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例における現像装置を示す概略
図である。
【図2】(a)は、従来のブレード近傍でのトナー流を
示す説明図であり、(b)は、本実施例のブレード近傍
でのトナー流を示す説明図である。
【図3】現像剤誘導部材と、現像ローラ及びブレードと
の位置関係を示す説明図である。
【図4】現像剤誘導部材及び現像ローラの位置関係に対
するトナー供給性の変化を示すグラフである。
【図5】現像剤誘導部材及びブレードの位置関係に対す
るトナー供給性の変化を示すグラフである。
【図6】現像剤供給部材の材質と、トナー供給性との関
係を示すグラフである。
【図7】本発明の他の実施例における現像装置を示す概
略図である。
【図8】上記現像装置のブレード付近の拡大概略図であ
る。
【図9】上記ブレードの自由端部の形状の一例を示す斜
視図である。
【図10】上記自由端部の硬度及び形状と、トナー供給
性とを示すグラフである。
【図11】本発明のその他の実施例における現像装置を
示す概略図である。
【図12】(a)・(b)は、ブレード付近の他の構成
例を示す拡大概略図である。
【図13】従来の一成分現像装置の一例を示す概略図で
ある。
【符号の説明】
2 現像ローラ(現像剤担持体) 3 現像剤誘導部材 4a ブレード(規制部材) 6 トナー(非磁性一成分現像剤) 24a ブレード 24a1 ニップ部 24a2 自由端部 32 現像ローラ 33 現像剤誘導部材 34a ブレード

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】非磁性一成分現像剤を表面に担持して搬送
    する現像剤担持体と、上記現像剤担持体による非磁性一
    成分現像剤の搬送量を規制し、非磁性一成分現像剤の薄
    層を現像剤担持体の表面に形成する規制部材とを備えた
    現像装置において、 上記現像剤担持体の移動方向に対して上記規制部材の上
    流側近傍で、かつ現像剤担持体に当接しない位置に配設
    され、非磁性一成分現像剤を上記規制部材に誘導し、規
    制部材に搬送される非磁性一成分現像剤の現像剤担持体
    に対する現像剤圧を増大させる現像剤誘導部材を設けた
    ことを特徴とする現像装置。
  2. 【請求項2】上記現像剤誘導部材は、弾性を有する材料
    で形成されていることを特徴とする請求項1記載の現像
    装置。
  3. 【請求項3】上記規制部材は、現像剤担持体に任意のニ
    ップ幅を持って圧接されるニップ部を有し、上記現像剤
    誘導部材は、上記ニップ部を上記上流側方向に延設した
    自由端部であり、自由端部の硬度を上記ニップ部の硬度
    より低く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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