JPS6314183A - 静電潜像の現像装置 - Google Patents

静電潜像の現像装置

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JPS6314183A
JPS6314183A JP15919986A JP15919986A JPS6314183A JP S6314183 A JPS6314183 A JP S6314183A JP 15919986 A JP15919986 A JP 15919986A JP 15919986 A JP15919986 A JP 15919986A JP S6314183 A JPS6314183 A JP S6314183A
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JP
Japan
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toner
magnetic brush
magnetic
roller
carrier
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JP15919986A
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English (en)
Inventor
Shigekazu Enoki
繁和 榎木
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Ricoh Co Ltd
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Ricoh Co Ltd
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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】 (技術分野) 本発明は、静電潜像の現像装置に係り、特に、乾式2成
分現像剤を1成分現像剤的に使用せしめるようにしたハ
イブリッド型の静電潜像の現像装置に関する。
(従来技術) 一般に、乾式2成分現像剤を使用する現像装置では、第
4図に示すように、大型の現像タンク1内に撹拌ローラ
2や搬送スクリュー3や撹拌ヒバレータ4等の撹拌機構
が設けられている。この撹拌ロー52等の撹拌機構によ
って、トナーホッパ5側から補給されたトナーがキャリ
アと十分混合・撹拌された後、現像ローラ6に供給され
、該現像ロー56の表面に形成された磁気ブラシに層状
に付着されるようになっている。この付着現像剤層の厚
みはドクターブレード7により規制される。
現像ロー56は、スリーブ8の内部に複数の磁石9を備
えており、スリーブ8と磁石9との少なくとも一方を一
定方向に回転させることによってスリーブ8の表面に形
成された磁気ブラシが一定方向へ移動される。そして、
その磁気ブラシが感光体10に接触されることにより感
光体10上に形成された静電潜像が現像され顕像化され
る。現像後、磁気ブラシは、現像タンク1内に掻き落と
され、再び撹拌ローラ2等の撹拌機構により混合・撹拌
が行なわれる。
このように2成分現像剤は、十分な撹拌と混合とを必要
とするが、それは、トナー濃度の均一性を保ち、あるい
はトナー帯電を良好に行なうため等の理由からである。
しかして、上記2成分現像剤を用いる従来の現像装置に
よれば、画像品質を安定化させることができるという利
点はあるが、そのため、上述のように現像剤の十分な撹
拌を行なわねばならない。そして、十分な撹拌を行なう
には、種々の撹拌機構が必要となり、また、撹拌流路を
形成するために十分なスペースを要する。
さらに、キャリアとしては、良好な撹拌特性を得るため
、流動性の良いものが求められる。特に、残留磁気のた
めに、磁場を取り去ってもなお凝集性を示すようなキャ
リアは、上記撹拌機構を前提とした現像装置には適用不
能である。その上、撹拌を頻繁に行なうと、キャリアの
疲労が早く進み、耐久性に難点がある。
一方、このような2成分現像剤を用いる現像装置の欠点
を解決するため、現像剤の混合・撹拌を省略しうるよう
にした現像装置も従来から種々開発されている。このよ
うな現@装置には、トナーを帯電ローラ表面に付着させ
た上でこの帯電ローラを磁気ブラシに接触させることに
よりトナーの供給を行なうようにしたものや、磁気ブラ
シを用いて現像ローラにトナーを供給し、トナーの薄層
を現像ローラ上に形成するようにしたものがある。
しかし、前者では、現像ローラ上のトナー濃度にむらが
生じ易いという欠点があり、後者では、現像剤の混合・
撹拌を依然として十分に行なわねばならないという問題
がある。
(目  的) そこで本発明は、装置全体の小型化および取扱性、耐久
性の向上を図り、しかも画像安定性を良好に維持するこ
とができるように、2成分現像剤を1成分現像剤的に扱
うようにしたハイブリッド型の現像装置を提供すること
を目的とする。
(構  成) 上記目的を達成するため、本発明によるハイブリッド型
の現像装置は、磁気的凝集性を示す磁性キャリアから形
成される磁気ブラシと、トナー供給域にて荷電されたト
ナーを担持しながら磁気ブラシ側に移送せしめるトナー
供給手段と、トナー回収域にて磁気ブラシ上に残留する
トナーを磁気ブラシから回収せしめるトナー回収手段と
から構成されている。
このようなハイブリッド型の現像装置では、2成分現像
剤が1成分現像剤的に公われる。すなわち、トナー供給
域において荷電されたトナーは、トナー供給手段によっ
て磁気ブラシ側に供給され、現像が行なわれる。現像後
、磁気ブラシ上に残留するトナーは、トナー回収域にお
いてトナー回収手段により回収され、トナー濃度のむら
をなくして上で磁気ブラシが再びトナー供給域に戻され
るようになっている。
そして、特に、本発明に係るハイブリッド型の現像装置
では、キャリア自体が磁化されているため、キャリアと
現像磁石との間に常に磁気的吸引力が作用されるととも
に、キャリアが磁場の変化に強く反応して良好な自転運
動が行なわれるようになっている。
以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
第1図に示すように、潜像担持体としての感光体ドラム
11が、図示を省略した駆動国構により矢印へ方向へ回
転されている。この感光体ドラム11の近傍には、アル
ミニウム等からなる非磁性の円筒状スリーブ12が配置
されている。この円筒状スリーブ12の内部には、複数
の異なる磁極が交互に配置されてなる現像磁石ロー51
3が上記円筒状スリーブ12の内面側から一定間隔を隔
てて設けられており、該現像磁石ローラ13の磁力によ
って円筒状スリーブ12の表面上に磁気ブラシ14が形
成されるようになっている。この磁気ブラシ14は、円
筒状スリーブ12および現像磁石ローラ13の少なくと
も一方が回転することによって矢印B方向に移動される
上記磁気ブラシ14を形成するキャリアとしては、キャ
リア自身の有する残留磁気の作用で磁気的に凝集される
ものが用いられている。このような磁気的凝集性を示す
キャリアというのは、少なくとも通常使用される現像磁
石ローラが備える磁力である600〜100oガウスの
磁場にさらした後、磁場を取り去った場合において、キ
ャリア粒子どうしが互いに引き付は合う傾向を示すもの
をいう。なお、磁場を作用させる以前から自然の状態で
磁化されているものであってもかまわない。
本実施例においては、磁気的凝集性を有するキャリアと
して、1000エルステツドの磁界を作用させたときに
2emu/c+以上の残留磁気特性を備えるものが採用
されている。特に3emu/Q以上の値を示すものが好
ましい。
キャリアの材料としては、鉄およびその合金系の材料が
用いられる。このようなものとして、たとえば、ステン
レススチールあるいは永久磁石等に用いられているフェ
ライト系の材料を挙げることができる。これらのキャリ
ア材料は、平均粒径を30〜200μm1好ましくは、
50〜150μmに調整して使用される。なお、その表
面には、トナー帯電制御のために、各種の樹脂材料をコ
ーティングすることもできる。
また、上記円筒状スリーブ12および感光体ドラム11
には、同極性の現像バイアス電圧が電源回路15により
印加されている。そして、円筒状スリーブ12上の磁気
ブラシ14は、移動しながら静電潜像16が形成された
感光体ドラム11に接触して静電潜像16にトナーを与
え、顕像17を形成するようになされている。
なお、本実施例では、円筒状スリーブ12は、外形25
a+1のものが用いられ、磁石13としては、円筒状ス
リーブ12の表面磁力が約800ガウスとなるものが採
用されている。これにより、磁気ブラシ14の高さとし
て0.3〜5M好ましくは0.7〜2jIII+とする
ことができる。
また、上記現像バイアスは、地汚れ防止と画像濃度調整
のために印加されるものであり、潜像電位が一800■
で、正規現像の場合0〜−500V程度印加するのが好
ましく、また、反転現像の場合には、負帯電性トナーを
用いるとともに、−200〜−800V程度のバイアス
電位が用いるのが適当である。最終的な現像バイアス値
は、原稿濃度あるいは使用者の所望に応じて定められる
こととなる。
さらに、現像を終えた後の磁気ブラシ14から残留トナ
ーを回収するトナー回収ローラ18が上記円筒状スリー
ブ12の下方側部分に設置されている。このトナー回収
ローラ18は、前記磁気ブラシ14と接するように設け
られるとともに、電源回路1つによって所定のトナー回
収用のバイアス電圧が印加されている。このトナー回収
用のバイアス電圧は、磁気ブラシ14上に残留するトナ
ーを回収するためのものであり、現像ポテンシャルと同
じレベルすなわち、トナー回収ローラ18を潜像担持体
とした場合に全面現像しうるレベルになせば良い。たと
えば、潜像が一800■で現像バイアスが一200Vの
ときには、トナー回収用のバイアス電圧は一600V程
度とすればよい。
また、トナーの回収は、磁気ブラシに含まれるトナーす
べてを回収する必要はなく、磁気ブラシ表面近傍のトナ
ーを選択的に回収することで足りる。つまり、その最低
条件は、現像によって生じた磁気ブラシ14上のトナー
濃度分布差をなくすことである。たとえば、黒部、ハー
フトーン部、地肌部でトナー消費に差が出たものを均等
になしてやればよい。
一般的には、2成分現像剤のトナー付着量は、単位面積
当り0.8〜1.0Rgであり、感光体ドラム11と磁
気ブラシ14とは、約1=3の相対速度が与えられた状
態で潜像16へトナー供給が行なわれている。すなわち
、磁気ブラシ14は、単位面積当り、0.27〜0.3
31tg(7)トナー供給能力しか持たないこととなる
。したがって、このトナー供給能力を越えるようにトナ
ーの回収を行なえば、磁気ブラシ14上のトナー濃度分
布は、均一化され、現像による影響が完全にキャンセル
されることとなる。
この点についてざらに詳細に説明すると、かさ比重2、
トナー濃度3%のごく一般的な2成分現像剤の特性から
、高さ1Mの磁気ブラシの重量は、単位面積当り0.2
9であり、その中に含まれるトナーは、61ftgであ
るから、実際に現像に寄与するトナーは、磁気ブラシ中
の5%程度でしかない。
言い換えれば、この5%相当のトナーを回収すれば、良
いのである。本発明における磁気ブラシで(訳約0.3
1PJ/ciのトナーが後述するトナー供給ローうによ
って磁気ブラシの表面近傍に偏在させられているので、
トナー消費の差の解消は効果的に行なえる。
また、トナー回収ローラ18は、矢印C方向へ回転駆動
されている。これは、回収トナーが磁気ブラシ14へ再
付着することを防ぐためである。
さらに、トナー回収ローラ18には、掻落ブレード21
および受皿22が付設されており、掻落ブレード21に
より回収トナーが掻き落とされるとともに、この掻き落
とされたトナーが受皿22に一旦貯えられた後、後述す
るトナーホッパ23へ戻されるようになっている。
さらにまた、円筒状スリーブ12の上方側部分すなわち
磁気ブラシ14の下流側部分には、トナー供給ローラ2
4が磁気ブラシ14に接するように設置されている。こ
のトナー供給ローラ24は、その上半部分がトナーホッ
パ23内に埋もれるように設けられるとともに、図示を
省略した回転駆em構によって矢印り方向に回転駆動さ
れている。
これにより、トナーホッパ23内に蓄えられたトナー2
5が磁気ブラシ14側へ送られていくようになっている
。この場合、トナー供給ローラ24は、磁気ブラシ14
の穂の高さを均一に規制する機能を備えることとなり、
画像濃度むらの解消に寄与する。
また、上記トナーホッパ23の開口部には、トナ一層規
制ブレード26が取り付けられている。
このトナ一層規制ブレード26は、トナー供給ローラ2
4に圧接するように設けられており、これによって、ト
ナー供給ローラ24上にトナー25が均−薄状に被着さ
れるとともに、トナー25の摩擦帯電が行なわれるよう
になっている。
さらに、磁気ブラシ14の穂の高さを均一に規制する機
能をより発揮させるために、トナー供給ロー524と接
触する位置と現像域との間にブレード、ローラ等の規制
部材をスリーブ12と近接して設けてもよい。
さらにまた、上記トナー供給ロー524には、電源回路
27による所定のトナー供給用のバイアス電圧が印加さ
れており、このトナー供給用のバイアス電圧により、ト
ナー25が磁気ブラシ14へ良好に転移されることとな
る。上記トナー供給用のバイアス電圧は、帯電トナーと
同極性で、約O〜600Vに設定される。なお、このト
ナー供給用のバイアス電圧は、帯電トナーと逆の極性と
すれば、トナーを供給ローラ上に確実に保持することが
でき、現像バイアスより低い電圧を印加するのがよい。
ここで、スリーブ12、トナー回収ローラ18、トナー
供給ローラ24のそれぞれに印加する電圧をそれぞれト
ナーと逆極性で、V8゜vR,v、としたとき、 IVRI > IVBl > IVDIの関係に設定す
ることがスリーブ12上のトナー収支上好ましい。さら
に、スリーブ12上のトナー濃度をより均一に保つには
、 IV  I −IV、l> IVRI −IV81の関
係に設定するのが良い。
また、前記現像バイアス電圧を与える電源回路15には
、出力電位を4ビツトに分割して信号化するエンコーダ
が備えられており、現像バイアス電圧の出力値を表わす
信号が図示を省略した制御回路に印加されている。制御
回路には、現像バイアス電圧値に対応する適正なトナー
供給用のバイアス電圧値を算出する演算回路が備えられ
ている。
そして、上記制御装置の出力信号は、トナー供給用のバ
イアス電圧を与える電源回路27に与えられており、こ
れによって、トナー供給用のバイアス電圧値が定められ
ている。たとえば1、両バイアス電圧の差が常に一定と
なるように制御されている。
また、上記トナー回収ローラー8およびトナー供給ロー
ラ24の材質は、円筒状スリーブ12との間に電気的な
バイアス効果が得られるものであればよく、金属や導電
性ゴム等を採用することができる。また、両口−518
,24は、磁気ブラシ14の高さの50%〜100%を
占る割合で接触するように配置される。しかし、エアー
ギャップの絶対値が、1m以下であれば、100%を越
えて設置することもできる。この場合には、電気的バイ
アス手段の併用が必須となる。さらに、上記両ローラ1
8.24の外径は、任意に選定しうるが、小型化の要請
により、円筒状スリーブ12の外径の80%以下あるい
は、絶対値として5〜60JII、好ましくは、8〜4
0mとすることがよい。磁気ブラシ14へのトナー供給
量は、磁気ブラシ14と供給ローラ24との相対速度に
よっても決定されるので、供給量を、供給ローラ24の
回転数を可変とすることによって制御してもよい。
すなわち、既知のセンサ一手段でトナー濃度を検出して
供給ローラ24の回転数を検出して、供給ロー524の
回転数を制御することができる。トナー濃度検出の一例
としては、トナー回収ローラ18上のトナーの反射濃度
を検出して算出する手段がある。
さらにまた、トナ一層規制ブレード26をトナー供給ロ
ー524に対して本実施例と反対側の面に圧接するよう
に設ける場合には、トナー供給ローラ24は、矢印りと
反対方向に回転させることになる。
このようなハイブリッド型の現像装置においては、まず
、トナーホッパ23内のトナー25が、トナー供給ロー
ラ24の回転によって該トナー供給ローラ24に保持さ
れる。この保持されたトナーは、トナ一層規制ブレード
26により、均一薄層化されながら摩擦帯電される。
そして、所定のトナー供給用のバイアス電圧下で、トナ
ーが磁気ブラシ14に均−薄層状に供給・移行される。
ついで、トナーを供給された磁気ブラシ14が、感光体
ドラム11側に移送され、感光体ドラム11上に形成さ
れた静電潜像16の現像が行なわれることとなる。この
場合、磁気ブラシ14を形成するキャリアは、それ自身
磁化されているため、現像磁石ローラ13側との間で常
に磁気的吸引作用を及ぼし合っている。したがつて、キ
ャリアは、外部に飛散することなく磁気ブラシ14内に
保持され続ける。また、磁化されたキャリアは、磁場の
変化に強く反応することから、自転運動が活発に行なわ
れる。その結果、磁気ブラシ14の表層に供給されたト
ナーが、キャリアの全層にわたってほぼ均一に分散され
、良好な現像作用が行なわれることとなる。
現像完了後、磁気ブラシ14には、画像に対応したトナ
ー濃度差(むら)が生じることになるが、この磁気ブラ
シ14上の残留トナーは、トナー回収用のバイアス電圧
力によってトナー回収ロー518側に移行・回収される
これにより、磁気ブラシ14のトナー濃度差は解消され
均一濃度になされる。すなわち、トナー回収後の磁気ブ
ラシ14は、キャリアのみの状態あるいは均一トナー濃
度分布の状態でトナー回収ローラ18から離れていき、
再びトナー供給側へ進んでいく。
また、電源回路27により与えられるトナー供給用のバ
イアス電圧値は、電源回路15により与えられる現像バ
イアス電圧値に基づいて制御されいてる。すなわち、現
像によるトナーの消費量に応じた分だけの新たな量のト
ナーが前記磁気ブラシ14に供給されるようになってい
る。これにより、トナーの消費量と供給量とのバランス
がとられ、トナーの供給過多や供給不足をなくすことが
できる。
さらに、第2図に示す実施例に係る装置においては、ト
ナー回収ロー538およびトナー供給ローラ34に、ト
ナー剥離ブレード31およびトナー規制ブレード32が
それぞれ圧接するように設けられている。
このような装置においては、トナー剥離ブレード31に
よってトナー回収ロー538から剥離されたトナーが、
トナータンク33に直ちに受は入れられる。これにより
、トナーを効率良く再使用することができ便利である。
この装置における磁気ブラシ14のキャリアとして、5
US430を素材とし、平均粒径100μm、残留磁気
(Br)3.14emu/C1(7)キマリア(日本冶
金製)を50C1適用したところ、以下のような良好な
磁気ブラシ特性が得られた。
装置の各部品の条件としては、スリーブ12の表面磁力
が900ガウスとなる6極現tla石ローラー3を固定
とし、直径20mのスリーブ12を344 rpmで時
計方向に回転させる。トナー回収ローラ38は、直径1
2mのステンレス類とし、スリーブ12とのギャップを
1閣に設定した上で時計方向に344 rpmで回転さ
せる。さらに、トナー供給ローラ34は、直径16Nn
、表面粗さくR’)  10umのステンレス類とし、
スリーブ12とのギャップを1aa+に設定した上で時
計方向に859 rpmで回転させる。また、これらの
トナー回収ローラ38およびトナー供給ローラ34に対
しては、−600■および一50Vのバイアス電圧をそ
れぞれ印加する。トナー材としては、■すニー製のタイ
プ2000ブルートナーを用いる。
このような条件の下に、10分間装置を稼働させたとこ
ろ、一般のフェライトキャリア(8r=1emu/g以
下)を磁気ブラシに用いたものに比して、装置外へのキ
ャリア飛散は大幅に減少しだ。また、磁気ブラシ14中
のトナーは、磁気ブラシ14の上層から下層にわたって
ほぼ均一に分散されることが判明した。一般のキャリア
を用いた磁気ブラシおいては、その下層にほとんどトナ
ー分散が行なわれなかった点と大きく異なるものである
キャリアの外部飛散が減少される理由は、磁気ブラシ1
4を形成するキャリアが、それ自身磁化されているため
、現像磁石ローラ13側との間で常に磁気的吸引作用を
及ぼし合い、キャリアが、外部に飛散することなく磁気
ブラシ14内に保持され続けるからである。また、トナ
ーが均一に分散される理由は、磁化されたキャリアは、
磁場の変化に強く反応することから、自転運動が活発に
行なわれるからである。一般のキャリアの場合は、磁極
間で瞬間的に磁気的吸引力が零になることがあることか
らキャリアの外部飛散が行なわれる。
この結果、キャリア粒子とトナーとの接触が増大され、
トナー帯電の安定化、高速化を得ることができる。
なお、本装置のように、トナータンク33内にアジテー
タ35を設けておけば、大量のトナーを入れた場合に生
じるトナーブロッキングを防ぐことができ、画像の安定
性を高めることができる。
このとき、トナー剥離部材31によって、トナー回収ロ
ーラ38から剥離されたトナーを、アジテータ35のな
るべく近傍に供給するようにすることにより、回収トナ
ーと新規トナーとの混合効率を高めることができる。
さらに、第3図に示す装置では、磁気ブラシ14に対し
て、上流側に2個のトナー回収ローラ48.48が設置
されるとともに、下流側に2個のトナー供給ローラ44
.44が設置されている。
このようにトナー回収ローラおよびトナー供給ローラを
複数個設けるようにすれば、トナーの供給、回収を充分
に余裕を持って行なうことができ、磁気ブラシ14の回
転速度を上げて高速複写や高速印刷を行なうようにして
も、温度の低下や画像劣化のない安定した現像作用を維
持することができる。
なお、上述した各装置では、円筒状のスリーブを持ちい
ているが、ベルト状のスリーブを採用することも可能で
ある。
(効  果) 以上述べたように、本発明によるハイブリッド型の現像
装置は、磁気的凝集性を示す磁性キャリアから形成され
る磁気ブラシと、トナーを磁気ブラシ側に移送せしめる
トナー供給手段と、トナーを磁気ブラシから回収せしめ
るトナー回収手段とから構成されているから、 従来のように2成分現像剤の撹拌を行なう必要がなく、
2成分現像剤を用いる現像装置の各種撹拌機構および撹
拌スペースを省略することが可能となり、装置全体を大
幅に小型化することができ、1成分現像方式と同様な取
り扱いの容易化を図ることができる。しかも、撹拌の省
略によってキャリアの早期疲労を防ぐことができ、さら
に、2成分現像方式の画像安定性およびフレキシビリテ
ィ−は、そのまま維持することができる。
特に、キャリアとして、磁気的凝集性を示すものを用い
ているため、キャリア飛散を大幅に減少させることがで
きとともに、極めて小量のキャリアを用いつつ、現像の
安定性を向上させることができる。さらに、このキャリ
アの特性によって、トナー帯電の安定性を一層高めるこ
とができ、カラー複写、印刷等のトナー消費が多い場合
でもトナーを撹拌することなく大量に供給して、濃度変
化および画像劣化の少ない安定した画像を得ること ができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例における現像装置の縦断面図
、第2図および第3図は本発明の他の実施例における現
像装置を表わした縦断面図、第4図は一般の現像装置の
縦断面図である。 11・・・感光体ドラム、12・・・円筒状スリーブ、
14・・・磁気ブラシ、16・・・静電潜像、18.3
8・・・トナー回収ローラ、24.34・・・トナー供
給ローラ、25・・・トナー。 手続ネ甫正書    (1)1 「・ 昭和61年8月41日     と1 (2)l 特許庁長官 黒田明雄 殿            る
(1 事件の表示                 
 (3)1昭和61年特許願第159199号    
   い2 発明の名称              
     す。 静電潜像の現像装置           (4)j3
 補正をする者                  
「j事件との関係 特許出願人          (
5)1名    称 (674)株式会社リコー   
   あ、4代理人        (6)1 住 所 東京都世田谷区経堂4丁目5番4号明細書の「
発明の詳細な説明」の欄および男細履の第5頁第14行
ないし第15行中になりシて上で」とあるのを「なくし
た上で」訂正する。 司書第12頁第17行中に「均一薄状」とあ乃を「均一
薄層状」と訂正する。 司書第18頁第1行ないし第2行中に「されてる。」と
あるのを「されている。」と訂正る。 司書第21頁末行中に「温度」とあるのを農度」と訂正
する。 司書第22頁第4行中に「持ちいている」とるのを「用
いている」と訂正する。 図面中の第4図を別添のものに訂正する。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. トナー供給域と現像域とトナー回収域との間を順次搬送
    される磁気ブラシ上に付着されたトナーによって、潜像
    担持体上に形成された静電潜像を現像し可視化するよう
    にした静電潜像の現像装置において、磁気的凝集性を示
    す磁性キャリアから形成される磁気ブラシと、トナー供
    給域にて荷電されたトナーを磁気ブラシ側に移送せしめ
    るトナー供給手段と、トナー回収域にて磁気ブラシ上に
    残留するトナーを磁気ブラシから回収せしめるトナー回
    収手段とから構成されていることを特徴とする静電潜像
    の現像装置。
JP15919986A 1986-04-18 1986-07-07 静電潜像の現像装置 Pending JPS6314183A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1586460A1 (en) 2004-04-12 2005-10-19 Konica Minolta Medical & Graphic Inc. Planographic printing plate material and preparing process of planographic printing plate

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