JPS6075854A - 乾式現像装置 - Google Patents

乾式現像装置

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JPS6075854A
JPS6075854A JP18363383A JP18363383A JPS6075854A JP S6075854 A JPS6075854 A JP S6075854A JP 18363383 A JP18363383 A JP 18363383A JP 18363383 A JP18363383 A JP 18363383A JP S6075854 A JPS6075854 A JP S6075854A
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toner
carrier
developing
magnetic
developing sleeve
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Shizuo Yuge
弓削 静雄
Susumu Sakakibara
榊原 進
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    • G03G2215/0604Developer solid type
    • G03G2215/0607Developer solid type two-component
    • G03G2215/0609Developer solid type two-component magnetic brush

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】 U皿匁号 本発明は電子写真法等の複写プロセスで使用される乾式
現像装置に関する。
従来技術 既に、実用化されている乾式現像方法としては、トナー
と磁性キャリアとの混合物からなる粉体現像剤を用いる
二成分現像方法と、磁性トナーのみからなる粉体現像剤
を用いる一成分現像方法に大別でとる。二成分現像方法
においてはトナー自体の現像、転写特性は良好であるか
、キャリアの劣化、トナーとキャリアの混合比の安定性
に問題点を有している。−成分現像方法にJ3いては、
キャリアを使用釘ることによる問題点の発生かないため
、近年ではこの方法を採用する複写機も多い。
しh化、トナーに関して現像時には導電性を、転写時に
は絶縁性をという互いに相反虐−る条件を要求されると
いう点で困難な問題がある。現状では、複写プロセスに
あまり負担かかからず、転写特性か良好な絶縁性磁性ト
ナーを使用し、種々の対策を講して現像特性の向上を図
っている。ここで、荷電型磁性トナーを用いてトナ一層
を薄層化して現像する方式と、ある程度の厚みの層とし
て現像する方式とを比較考察する。
厚層方式において、トナーの物性や表面状態がトナー粒
子間で差がないとき、トナーは現像スリ−ブとの摩擦帯
電を良好に行えるものの」二層部のトナーはほとんど摩
擦帯電せず、現像は不良となる。しかし、トナーの物性
や表面状態に一定の分布があると、上層部のトナーはト
ナー粒子間で摩擦帯電する。即ち、トナーは摩擦帯電系
列上の差が存在する場合に安定した荷電特性が11jら
れ、良好に現像することが可能となるのである。一方、
薄層方式にあってはトナーか現像スリーブと摩擦帯電系
列上の差があれば良好な現像かできるのであるが、トナ
一層か薄いため本質的に現像画像濃度が低いという欠点
を有している。
ところで、実際1!7層方式で現像実験を行うと安定し
た現像が可能である。その理由は、トナー製造時の分散
性や分級、後処理工程等により、磁性粉のトナー表面露
出風、染料、カーボン7ラノク等の添加剤の露出量が異
なるため、トナー粒子間でJIX擦帯電列上の差が出て
トナー粒子相互で摩擦帯電が行われるからである。しか
しなが呟現像剤中における逆帯電トナー(本来トナー粒
子個々は現像スリー7との摩擦帯電で負に帯電する)の
割合が多くなると、逆帯電トナーと現像スリーブとの接
触確率が多くなり、本来の負極への帯電極性の移動が行
われる。なお、逆帯電1ナーのみを現像によって分離し
たところ、磁性粉含有率が高いことか判明した。このよ
うなトナーは電荷保t)性が悪いため、現像スリーブの
外周面を搬送中に電荷のリークが発生しやすく、(17
電極性の移行も容易であるとも考えられる。
しカル、この様な厚層方式にしても、現像ギャップや穂
高規制ギャップが狭く、高精度か要求され、穂高規制ギ
ャップ部分にトナーの目詰りか発生しやすい。また、現
像メカニズムが確率的にトナー製造に依存しており、そ
の様なトナー製造の再現性が困難であ。さらに、トナー
濃度力弓OO%と0うことになるため、現像領域におけ
るトナー量の変動が大きく出やすい等の欠点を有してν
・る。
この様な欠点を除去するため、現像スリー7の外周面」
二のトナ一層に磁性キャリアを;R人することか提案さ
れている(特開昭54−147837号)。 ここで、
従来、−成分現像方法に使用されている現像装置の基本
的構造を第1図に示す。
(1)は円筒状の現像スリーブ、(2)は外周部にS。
N極を順次着磁した磁気ローラ、(3)は穂高規制板、
(4)はトナ一槽、(5)は感光本ドラムである。
トナーは磁気ローラ(2)の矢印(a)方向の回転ある
いは現像スリーブ(1)の矢印(b)方向の回転に晶づ
いて、現像スリーブ(1)の外周面上を矢印(L、)方
向に循環搬送され、矢印(c)方向に回転駆動される感
光体ドラム(5)の表面に予め形成された靜電潜像な摺
擦現像する。この場合、トナーは穂高規制板(3)によ
って現f象領域(A)に至る量が規制される。
ところで、この様な現像装置において、即ち現像スリー
ブ(1)の外周面上のトナ一層に磁性キャリアを混入し
て現像を行うと、一部のキャリアはいったん現像剤搬送
方向の穂高規制板上流側(B)に溜まり、その後トナー
の搬送力等が作用して矢印(d)で示すように、トナ一
槽(4)内に拡散していく現象がみられた。即ち、複写
の進行によって現像領域(A)へ搬送されるキャリアの
量が減少し、トナー濃度が変動(」二、Fl、)するこ
ととなり、ある(1はトナーとキャリアとの摩擦帯電も
不十分となり、良質な複写画像を得ることはで外なり・
のである。
このことは、また、トナー濃度を所定値に設定すること
ができないことも意味する。さらに、現像スリーブ(1
)の軸方向にトナーの)農度むらが発生すると、トナー
やキャリアは積極的に軸方向の移動力を受けにくいので
、濃度むらがなかなか解消されない欠点をも有してν4
る。
l−拍 そこで、本発明の目的は、少量のスタータキャリアを混
入した一成分現像方法に最適で、トナー濃度の安定化を
図り、トナーとキャリアとの)r擦帯電を十分なものと
し、かつ現像スリーブの軸方向の濃ノ臭むらをも効果的
に’AT(消することのできる乾式現像装置を提供する
ことにある。
鷹−重 以上の目的を達成するため、本発明に係る乾式現像装置
は、内部に磁気ローラを有するととも1こ外周面上でト
ナーと磁性キャリアとの混合物h・らなる粉本現像剤を
一方向に循環搬送するための現像スリーブと、現像剤搬
送方向の現像領域」−流側に設けた穂高規制部材と、こ
の穂高規制部拐上流側に現像スリー7の外周面に対向す
る様に設けた前規制部材と、穂高規制部材と前規制部材
との間に現像スリーブの外周面に向って開口する様に形
成した空室と、萌規制部祠上流側に設置したトナー補給
部とを備えたことを特徴とする。
即ち、現像領域へ搬送される現像剤をいったん空室に潮
溜させることによりキャリアかトナー補給部内に拡散さ
れるのを防止腰一定のトナー濃度を維持で詐るととも1
こ、トナーとキャリアとの摩擦帯電も十分なものとなり
、かっこの空室内で現像剤が攪拌されることによって軸
方向の濃度むらが速やかに解消されるのである。
大凰例 第2図、第3図は本発明に係る乾式現像装置の第1実施
例に示す。
まず、第2図に従って複写装置の概略を説明すると、感
光体ドラム(lO)は一定速度で矢印(c)方向に回転
駆動可能であり、その周囲には<1′!電用チャージ−
+−(11)、画像露光手段(12)、本発明に係る現
像装置(20)、@専用チャーンヤ(13)、残留1ナ
ーのクリーニングブレード(14)、残留電荷のイレー
ザランプ(]5)か設置されている。また、複写紙は二
点鎖線で示すように右方から左方に搬送され、転写後は
図示しない定着装置を経て複写装置外へと排出される様
になっている。
現像装置(20)は導電性非磁性相がら円筒状に形成し
た現像ス+)−7(21)内に、外周部にS、N極を順
次着磁した磁気ローラ(22)を同軸に収納上穂高規制
板(23)を設けたもので、現像剤は磁気ローラ(22
)の矢印(a)方向の回転または/あるいは現像スリー
フ(21)の矢印(b)方向の回転に暴づいて、現像ス
’)−7(21)の外周面」二を矢印(1,)方向に循
環搬送される。さらに、穂高規制板(23)の上流側に
は現像剤の前規制板(24)か設置されている。
この前規制板(24)はトナー補給槽(25)のハウジ
ンク部材と一木に形成され、先端は現像スリーブ(21
)の外周面に対向している。そして、穂高規制板(23
)と前規制板(24)との間には空室(26)が形成さ
れており、この空室(26)の上方は開閉可能なカバー
(27)で覆われ、現像スリーブ(21)の外周面に向
かってのみ開口している。
一方、トナー補給槽(25)の下部は前規制板(24)
の上流側に開口したトナー補給部(28)とされ、この
トナー補給部(28)の下部には補給槽底部形成板(2
9)が設置されているとともに、孔明ぎスクレーパ(3
0)が現像スリー7(21)の外周面にいわゆる順方向
に圧接する様に設置されている。また、トナー補給槽(
25)の下端であって現像領域(A)の下方には現像剤
こぼれ防止板(:11)、 (32)が設置されている
以上の構成において、本発明者吟は現像領域(Δ)にお
けるキャップ(dl)、穂高規制板(23)及び前規制
板(24)と現像スリーブ(21)の外周面とのキャッ
プ(d2L (dz)等の条件あるいはトナーやキャリ
アの種類を変えて種々の現像実験を行い、それぞれ良好
な結果を得た。ここで、いくつかの実験例を記載する。
[実験例I] ギャップ(d、) : 0.60a++nギヤツプ(d
2) : 0.40闘 ギヤツプ(d3) : 1 、2 (1m+n磁気ロー
ラ 磁カニ75tl(i 極数: 8 回転数:80t)叩l1l(矢印a方向)現像スリーブ
 外径: 31. +nm回転a: 81) rp++
+(矢印す方向)プロセス速度(感光体ドラム周速) : ]、 3 U+n+11/see。
キャリア:日本鉄粉社製 F 182 平均粒径:65−70μIfl 供給量 : 408 トナー :荷電型磁性トナー 磁性粉含有率:40…1% 静電潜像電位:+41)OV(最高電位)現像バイアス
:直流+100V 交流 600 H2 500Vr粕S この実験例 ■では6万枚の複写を行ったが現像スリー
ブ(21)外周面上のキャリアの消費はほとんど見られ
ず、キャリア自体の劣化もなかった。
[実験例 II ] 磁気ローラ : 固定 現像スリーブ: 30 rI+m(矢印す方向)キャリ
ア 二 日本鉄粉社製 F−182平均粒径: 65〜
70μ口1 供給R: 4()8 トナー : 荷電型磁性トナー 磁性粉含有率 :15IIIL% 他の条件は[実験例11と同し なお、本実験例IIでは前記トナーに代わる色トナーと
してセピアでは磁性粉の程度を変え、グリーンではI’
 + 02+顔料を5〜]0IIIL%含有した試作品
も使用してみたが、いずれも良好な複写画像を得られた
[実験例Ill ] ギャップ(dl) : 0.50+n+nギヤンプ(d
、) : 0.3 tltnmギャップ(d:+) :
 1.0.0+nmキャリア :富士電気化学社製x−
o]2平均粒径: 45μT。
O(給量 : aOg トナー :非磁性トナー 静電潜像電位:+40f)V(最高電位)現像バイアス
:直流+J S OV ここで、キャリア、トナーの勤と、現像のメカニズムに
ついて説明する。
キャリアは最初カバー(27)を開けて空室(2G)に
供給され、現像装置を作動させることにより、現像スリ
ーブ(21)の外周而に載置される。この際、キャリア
中にある程度のトナーか予め混入されていてもよい。1
ナーはその後補給槽(25)に収納され、補給部(28
)から現像スリー7(21)の外周而に供給される。ト
ナーは磁気ローラ(22)の矢印(、)方向への回転あ
るいは現像グリーン(21)の矢印(11)方向への回
転に基ついて現像ス1)−7(21)の外周面上を矢印
(1))方向に循環搬送され、空室(26)を通過する
際にキャリアと攪拌混合され、トナーは現像スリーブ(
21)との摩擦帯電あるいはキャリアとの摩擦帯電にて
負極性に帯電される。実際上、現像はI・ナーとキャリ
アとが十分に混合された状態で行われ、現像領域(A)
において感光本ドラム(10)J二に正極・1り、で形
成された瀞電潜像を現像する。
現像後のトナーはキャリアとともに、さらに矢印(b)
方向に搬送され、孔明外スクレーパ(30)の孔を通し
てトナー補給部(2S)にて新たなトナーを補給され、
空室(26)にいったん滞溜して攪1’l”混合され、
再び現像領域(A)へと至る。
この場合、現1象領域(A)に至る現像剤の搬送量は穂
高規制板(23)のキャップ(d2)にて規制されるが
、riij規制&(24)のギャップ(d、)はギャッ
プ(d2)よりも大きく設定されているため、キャリア
は全てギャップ(dつ)を通って空室(2G)へ至る。
ここで穂高規制板(23)で規制さjtたキャリアとト
ナーが空室(26)内に滞溜して現像スリー7(21)
の軸方向にも攪拌混合されるのであるか、それら特にキ
ャリアは空室(26)内でのみ攪拌され、トナー補給部
−(28)からトナー補給槽(25)内に拡散されてい
くことはない。そして、現像領域(A)での1ナ一濃度
は空室(26)にdi)溜するキャリアの1挟で決まる
。従って、現像領域(A)に至る現像剤のトナー濃度は
常に一定値を保つこととなる。また、空’4i(26)
内に供給されるキャリアの量を予め調整することにより
トナー濃度を任意かつ正確に設定することか可能である
この場合、ギャップ(cf3)lまキ′ヤンプ(d2)
よりも現像剤を多く通過させることか必要である。換言
すれば、ギャップ(d3)はキャリアを含むトナーの全
てを通過させる大きさが必要であり、前規制板(24)
は空室(26)とトナー補給槽(25)とを仕切り、空
室(2G)に?(1)溜するキャリアの補給槽(25)
への拡散を防止する。ギャップ(d3)か狭くてキャッ
プ(d、)よりも現像剤の通過が少ないと、11;j規
制板(24)の部分でキャリアのンW 溜か生じ、本発
明の目的を達成することはできない。また、現像剤が空
室(26)を通過する際にトナーとキャリアとの摩擦帯
電が十分に行われるばかりか、軸方向のトナー濃度むら
が効果的に解消される。
なお、現像スリーブ(21)による現像剤の搬送力を」
二層させるためには、現像スリーブ(21)の外周面を
ブラスト処理等により微小凹凸を形成すればよい。
一方、キャリアとしては、鉄粉キャリア、フェライトキ
ャリア及びこれらの樹脂フートキャリアさらには微粉キ
ャリアを樹脂で結着したバインダーキャリア等が用いら
れる。トナーは磁性トナーあるいは非磁性トナーを使用
することが可能であり、磁性粉の含有率は高くなると定
着性が悪くなるし、40u+L%を超えると現像領域(
A)でのトナー濃度が低下する傾向にあるため、40u
+L%以下であることか適当である。この様に、トナー
に磁性粉か含有されている場合、トナーかキャリアと十
分に摩擦帯電していなくても飛散等による機械汚れが発
生し難い反面、非磁性トナーと比べてカラー化が難しい
。即ち、磁性粉の色を打ち消すためにTio2等を添加
し、さらに染料や顔料を添加して調色する必要があり、
TiO2等の添加がトナー粒子間の相互摩擦帯電に悪影
響を及ぼすこととなるからである。しかし、磁性トナー
の場合には交流現像バイアスも印加すること【こより、
画質を改善できるメリットを有する。
非磁性トナーを用いる場合には、トナー粒子間の摩擦帯
電を利用することはできず、キャリアとの摩擦帯電を十
分に行わせないとトナー飛散が発生しやすく、磁性トナ
ーを用いた場合に比へてトナー濃度(現像領域での)を
低く抑える必要がある。
そのため、前規制板(24)を磁性(・4として前規制
板(24)の設置部分でいわゆるキャリアカーテンを形
成し、トナー補給部(28)からのトナー補給量を抑制
するとよい。また、より十分なトナーとキャリアとの摩
擦帯電を保証するには、空室(26)の周方向距離を大
きくとり、この空室(26)内でのキャリア滞溜量を多
くしてもよい。
衣に、トナーに対するキャリアの(成能について説明す
る。
まず、キャリアはトナーの摩擦帯電を確実化させるは能
を有する。これに(;I随して現像スリーブ(21)と
摩擦帯電したトナーを静電的に吸引してトナー電荷を保
持した状態で現像領域(A)へlla送する。トナ一層
が厚い場合、」二層部のトナーはカウンタチャーノを持
つものの電荷をほとんど保持できないのであるか、キャ
リアはこの電荷の保持を保証する。また、透磁率を高め
て搬送力を向上させる機能を有する。換言すれば、キャ
リアが介在することによって現像領域(A)での実質磁
界強度が増大するのであり、磁性トナーではカブリ除去
に有効である。さらに、現像領域(A)で誘電率が増す
ことによって実質磁界強度が増大し、あるいは現像剤の
実質本積の増大、即ちトナ一層を薄層化しなくても、1
7層のままで実質トナー濃度を低下させることかで外る
のである。
例えば荷電型磁性トナーの場合、この杜なトナーのなか
にキャリア(;灯1ヒを有する逆帯電トナーか存在し、
現像剤時に現像スリーブ(21)に現像(付着)される
。しかし、搬送力が弱いためにスクレーパでいったん掻
取り、再度現像スリーブ(21)の外周面に戻してやる
必要がある。本発明のごとくキャリアを混在させた場合
、キャリアは現像入り−ブ(21)に現像((;1着)
させることになるが搬送力力強いため、現像スリーブ(
21)に付着することはなく良好に搬送されるのである
。従って、本実施例では現像領域(A)の後流に孔聞き
スクレーパ(30)を設けて現像剤をいったん現像スリ
ー7’(21)から掻取る様にしたが、必ずしもその必
要はない。
ただし、孔明きスクレーパ(30)を法ければ撹拌混合
効率を高めることが可能である。
ここで、磁性トナーに要求される特性(荷電性)につい
て説明する。
磁性トナーはキャリア、現像スリーブ等と1¥擦イi″
i電性を有し、磁性トナー単本で現像に供した場合にキ
ャリアとの)r擦により帯電針るトナー極性側でのfT
j着量が逆極性での111着量と比べて2倍以上の1’
7(1を有することが必要である。即ち、第4図に示す
ように正の電位側でのイτj11着量ぎい負帯電トナー
の場合、tanθ1/lanθ2≧2の関係にあること
を意味する。これは、磁性トナー自体が荷電性を有する
ことを意味し、荷電性磁性トナーはキャリア、現像スリ
ー7等と摩擦帯電するもののトナー粒子間においても摩
擦帯電するため、磁性トナー車庫の現像性比較により、
(=1着量に極性選択性を有する。磁性トナーにこの様
な荷電性の特性を持たせることにより、高いトナー混合
比によって使用することが可能となる。
ところか、tanθ+/La++θ2が2よりも小さい
場合にはトナー混合比を大とくすることはできない。
なぜな呟この場合には逆帯電しているトナーの数が多い
ため、全てをキャリアと摩擦帯電させてトナーの極性を
揃えることか困難となる。従って、これでは十分な電荷
を有するトナー供給量が低下して十分な画像濃度を得る
ことがでたない。
なお、カバー(27)を開閉可能としたのは、最初に所
定量のキャリアをセントする場合のみならず、何らかの
理由てキャリアの劣化、消費が生した場合にキャリアを
取出したり補給するためである。
勿論、キャリアの補給、取出し部を別途設ければ、第5
図に示すように、穂高規制板(23)、前規制板(24
)、カイ<−(27)を−木に131脂成形してもよい
そして、角部(26a)、 (261+)にアールを付
ければ空室(26)内での現像剤の流れ(循環)がスム
ース゛となり、トナー補給4fi(25)からのトナー
の過剰侵入をより確実に防止することができる。tこだ
し、実際上、上記各実験例ではトナーの問題となる様な
過剰侵入によるブロッキングの発生はみられない。
また、トナーの過剰侵入を防止するには、磁気ローラ固
定方式であれば、磁気ローラ(22)の磁極の一つとし
て前規制板(24)とを互いに対向させることも有効で
ある。この場合、磁界の作用によって磁極と対向する前
規制板(24)の先端部分で現像剤か盛り上り、ギャッ
プ(d3)を大ぎくすることか可能となるばかりが、補
給部(28)からのトナーの過剰浸入か防止されるので
ある。
一方、fISG図は第2実施例を示1゜この第2実施例
は穂高規制板(23)、前規制板(24)を現像スリー
7(21)の下方に設けたものであり、空室(2G)は
現像スリーブ(21)の軸方向に出入れ自在な受皿形式
のカート1ル、ジ(35)にて構成されている。従って
、キャリアの初期セットや交換等はカートリッツ’(3
5)を出入れすることにより行われる。現像剤は磁気ロ
ーラ(22)の矢印(a゛)方向の回転または/あるい
は現像スリー7(21)の矢印(1)’)方向の回転に
基づいて、現像スリーブ(21)の外周面上を矢印(L
l’)方向に循gi JIC送される。感光本ドラム(
10)は矢印(C゛)方向に111区駆動可能とされて
いる。また、トナー補給部(2S)は仕切り板(33)
と前規制板(24)とで形成され、矢印(e)方向に回
転駆動a(能なトナー攪拌部ヰ1(34)か設置されて
いる。トナー補給槽(25)は図示しないが右方に延在
され、補給槽(25)内のトナー圧(自重)が現像スリ
ーブ(21)に直接作用しなし味nになっている。
勲−迷 以上の説明で明らかなように、本発明によれば、穂高規
制部祠とその上流側に設けた前規制部材との開に空室を
形成したため、現1象領域へ搬送される現像剤がいった
ん空室に滞溜して1個拌・混合されることとなり、キャ
リアがトナー補給槽内に拡散するのが防止され、現像領
域において常時一定のトナー濃度を維持でたる。換言す
れば、キャリアの量を予め調整することによりトナー濃
度を任意かつ正確に設定することがuJ能となる。また
、上記空室を現像剤が通過する際トナーとキャリアとの
摩擦帯電が十分に行われ、しかも空室内に存在するキャ
リアによって現像スリー7の軸り向のトナー濃度むらを
速やかに解消する1、いわゆるフィルター効果か期待か
でとる。
【図面の簡単な説明】
tjsi図は従来の乾式現像装置6の断面図、第2図は
本発明iご係る乾式現像装置の第1実施例を示す断面図
、第3図は第2図の要部の断面図、第4図はトナーの荷
電特性を示釘グラフ、第5図は第1実施例の変形例を示
す断面図、第6図はfiS2実施例を示1断面図である
。 (10)・・・感光本ドラム、(20)・・・乾式現像
装置、(21)・・・現像スリー7、(22)・・・磁
気ローラ、(23)・・穂高規制板、(24)・・・前
規制&、(25)・・・トナー補給槽、(26)・・・
空室、(28) )ナー補給部、(35)・・・カート
リッツ、(A)・・・現像領域。 特許出願人 ミノルタカメラ株式会社 代理人 弁 理 士 青白 葆 ばか2名第1図 12 第2図 2 第30

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)内部に磁気ローラを有するとともに外周面上でト
    ナーと磁性キャリアとの混合物からなる粉体現像剤を一
    方向に循環搬送するための現像スリーブと、現像剤搬送
    ノj向の現像領域上流1111+に設けた穂高規制部祠
    と、この穂高規制部祠上流側に現像スリー7の外周面に
    月向する様に設けた前規制部材と、穂高規制部祠と前規
    制部材との11!1に現像スリーブの外周面に向って開
    1」する様に形成した空室と、前規制部4・1上流側に
    設置したトナー補給部とを(liiiえたことを1、′
    I徴とする乾式現像装置。
JP18363383A 1983-09-30 1983-09-30 乾式現像装置 Granted JPS6075854A (ja)

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JP18363383A JPS6075854A (ja) 1983-09-30 1983-09-30 乾式現像装置
US06/654,670 US4676192A (en) 1983-09-30 1984-09-26 Dry process developing apparatus

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JPH0473794B2 JPH0473794B2 (ja) 1992-11-24

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JPH0473794B2 (ja) 1992-11-24

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