JP2000214680A - 現像装置 - Google Patents

現像装置

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JP2000214680A
JP2000214680A JP1841999A JP1841999A JP2000214680A JP 2000214680 A JP2000214680 A JP 2000214680A JP 1841999 A JP1841999 A JP 1841999A JP 1841999 A JP1841999 A JP 1841999A JP 2000214680 A JP2000214680 A JP 2000214680A
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toner
carrier
developing device
magnetic
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JP1841999A
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Hiroaki Matsuda
浩明 松田
Masanori Suzuki
政則 鈴木
Akiyoshi Sugiyama
明美 杉山
Hiroto Higuchi
博人 樋口
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Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 部品点数を低減させ、機能の集約化を行なう
ことにより、小型化及び低コスト化を図りつつ品質の安
定化を行なうことができる現像装置を提供する。 【解決手段】 下記式(2)により算出されるβ値が、
0.40以下であることを特徴とする現像装置。 α=[Tc/(100−Tc)](ρ2/ρ1)(r2
4r1)・・・式(1) (式中、αはトナーによるキャリア表面の被覆率、Tc
はトナー濃度(重量%)、ρ1はトナーの真比重、ρ2
磁性キャリアの真比重、r1はトナーの体積平均粒径
(μm)、r2は磁性キャリアの体積平均粒径(μm)
を表わす。) β=(Q* L−Q* H)/(Q* L+Q* H)/(1/2)・・
・式(2) (式中、Q* Lはα=0.80のときの現像剤のQ/M、
* Hはα=1.20のときの現像剤のQ/Mを表わ
す。)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、画像形成装置にお
ける2成分現像剤を用いる現像装置に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】従来、トナー濃度検知手段を必要とせ
ず、現像剤の動きによってトナーを取り込む現像装置が
知られている。しかし、この現像装置では、現像剤の動
きが活発な箇所とそうでない箇所、或いは現像剤の多い
箇所と少ない箇所においてトナーの取り込み量が異な
り、部分的にトナー濃度が不安定となって画像濃度ムラ
やカブリが発生し易い。そこでトナーホッパー内に2つ
のトナー供給部材を配設し、各トナー供給部材で形成さ
れる経路に現像剤を通過させることにより、装置長手方
向における濃度ムラやカブリを解決する技術が特開昭6
3−4282号公報に開示されている。しかし、上記公
報に開示された技術では、トナー供給部材を2つ使用す
るため、現像ユニットが大型化してしまうと共に、コス
トアップしてしまうという問題点がある。特開平9−1
97833号公報では、現像剤収容室内における現像剤
搬送抵抗の変化を利用して、トナー濃度を制御してい
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題点
を解決し、部品点数を低減させ、機能の集約化を行なう
ことにより、小型化及び低コスト化を図りつつ品質の安
定化を行なうことができる現像装置の提供を目的とす
る。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明の現像装置は、内
部に磁界発生手段を有し、トナーと磁性キャリアとを含
む2成分現像剤を担持して搬送する現像剤担持体と、前
記現像剤担持体に担持されて搬送される前記現像剤の量
を規制する第1の規制部材と、第1の規制部材により掻
き落された前記現像剤を収容する現像剤収容部と、前記
現像剤収容部に隣接し、前記現像剤担持体にトナーを供
給するトナー収容部とを備え、前記現像剤担持体上の現
像剤のトナー濃度の変化により、該現像剤と前記トナー
との接触状態を変化させて、前記現像剤担持体上の現像
剤のトナー取り込み状態を変化させる現像装置であっ
て、前記現像剤収容部は、第1の規制部材よりも前記現
像剤担持体上の現像剤の搬送方向上流側に配設された第
2の規制部材を有し、第2の規制部材は、前記現像剤担
持体上の現像剤のトナー濃度が上昇し、該現像剤の層厚
が増加した場合に該現像剤の増加分の通過を規制すべ
く、前記現像剤担持体との間隙が設定されている現像装
置であって、下記式(2)により算出されるβ値が0.
40以下であることを特徴としている。
【0005】
【数4】 α=[Tc/(100−Tc)](ρ2/ρ1)(r2/4r1)・・・式(1) (式中、αはトナーによるキャリア表面の被覆率、Tc
はトナー濃度(重量%)、ρ1はトナーの真比重、ρ2
磁性キャリアの真比重、r1はトナーの体積平均粒径
(μm)、r2は磁性キャリアの体積平均粒径(μm)
を表わす。)
【0006】
【数5】 β=(Q* L−Q* H)/(Q* L+Q* H)/(1/2)・・・式(2) (式中、Q* Lはα=0.80のときの現像剤のQ/M、
* Hはα=1.20のときの現像剤のQ/Mを表わ
す。)
【0007】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の現像装置におけ
るトナー濃度自己制御について、具体的に図を使って説
明する。図1は、本発明の画像形成装置の一例であり、
現像装置要部の概略構成図である。潜像担持体である感
光体ドラム(1)の側方に配設された現像装置(13)
は、支持ケース(14)、現像剤担持体としての現像ス
リーブ(15)、現像剤収容部材(16)、現像剤規制
部材としての第1のドクターブレード(17)等から主
に構成されている。
【0008】感光体ドラム(1)側に開口を有する支持
ケース(14)は、内部にトナー(18)を収容するト
ナー収容部としてのトナーホッパー(19)を形成して
いる。トナーホッパー(19)の感光体ドラム(1)側
寄りには、トナー(18)と磁性粒子であるキャリアと
からなる現像剤(22)を収容する現像剤収容部(16
a)を形成する現像剤収容部材(16)が、支持ケース
(14)と一体的に設けられている。また、現像剤収容
部材(16)の下方に位置する支持ケース(14)に
は、対向面(14b)を有する突出部(14a)が形成
されており、現像剤収容部材(16)の下部と対向面
(14b)との間の空間によって、トナー(18)を供
給するためのトナー供給開口部(20)が形成されてい
る。
【0009】トナーホッパー(19)の内部には、図示
しない駆動手段によって回動されるトナー供給手段とし
てのトナーアジテータ(21)が配設されている。トナ
ーアジテータ(21)は、トナーホッパー(19)内の
トナー(18)をトナー供給開口部(20)に向けて撹
拌しながら送り出す。また、トナーホッパー(19)の
感光体ドラム(1)と対向する側には、トナーホッパー
(19)内のトナー(18)の量が少なくなったときに
これを検知するトナーエンド検知手段(14c)が配設
されている。
【0010】感光体ドラム(1)とトナーホッパー(1
9)との間の空間には、現像スリーブ(15)が配設さ
れている。図示しない駆動手段で図の矢印方向に回転駆
動される現像スリーブ(15)は、その内部に現像装置
(13)に対して相対位置不変に配設された、磁界発生
手段としての図示しない磁石を有している。現像剤収容
部材(16)の、支持ケース(14)に取り付けられた
側と対抗する側には、第1ドクターブレード(17)が
一体的に取り付けられている。第1ドクターブレード
(17)は、その先端と現像スリーブ(15)の外周面
との間に一定の隙間を保った状態で配設されている。
【0011】現像剤収容部材(16)のトナー供給開口
部(20)の近傍に位置する部位には、規制部材として
の第2ドクターブレード(23)が配設されている。第
2ドクターブレード(23)はその自由端が現像スリー
ブ(15)の外周面に対して一定の隙間を保つべく、現
像スリーブ(15)の表面に形成される現像剤(22)
の層の流れを妨げる方向、すなわち、自由端を現像スリ
ーブ(15)の中心に向けて、基端を現像剤収容部材
(16)に一体的に取り付けられている。現像剤収容部
(16a)は、現像スリーブ(15)の磁力が及ぶ範囲
で、現像剤(22)を循環移動させるに十分な空間を有
するように構成されている。
【0012】なお、対向面(14b)はトナーホッパー
(19)側から現像スリーブ(15)側に向けて下向き
に傾斜するよう、所定の長さにわたって形成されてい
る。これにより、振動、現像スリーブ(15)の内部に
設けられた図示しない磁石の磁力分布のむら、現像剤
(22)中の部分的なトナー濃度の上昇等が発生した際
に、第2ドクターブレード(23)と現像スリーブ(1
5)の周面との間から現像剤収容部(16a)内のキャ
リアが落下しても、落下したキャリアは対向面(14
b)で受けられて現像スリーブ(15)側に移動し、磁
力で現像スリーブ(15)に磁着されて再び現像剤収容
部(16a)内に供給される。これにより現像剤収容部
(16a)内のキャリア量の減少を防止することがで
き、画像形成時における、現像スリーブ(15)の軸方
向での画像濃度ムラの発生を防止することができる。対
向面(14b)の傾斜角度(θ)としては5°程度がよ
く、また、所定の長さ(l)としては好ましくは2〜2
0mm、更に好ましくは3〜10mm程度が望ましい。
【0013】上記構成により、トナーホッパー(19)
の内部からトナーアジテータ(21)によって送り出さ
れたトナー(18)は、トナー供給開口部(20)を通
って現像スリーブ(15)に担持された現像剤(22)
に供給され、現像剤収容部(16a)へ運ばれる。そし
て、現像剤収容部(16a)内の現像剤(22)は、現
像スリーブ(15)に担持されて感光体ドラム(1)の
外周面と対向する位置まで搬送され、トナー(18)の
みが感光体ドラム(1)上に形成された静電潜像と静電
的に結合することにより、感光体ドラム(1)上にトナ
ー像が形成される。
【0014】ここで、上記トナー像形成時における現像
剤(22)の挙動を説明する。図2に示すように、現像
装置(13)に磁性キャリア(22a)のみからなるス
タート剤をセットすると、磁性キャリア(22a)は現
像スリーブ(15)の表面に磁着されるものと現像剤収
容部(16a)内に収容されるものとに分かれる。現像
剤収容部(16a)内に収容された磁性キャリア(22
a)は、現像スリーブ(15)の矢印a方向への回転に
伴い、現像スリーブ(15)内からの磁力によって矢印
b方向へ1mm/s以上の移動速度で循環移動する。そ
して、現像スリーブ(15)の表面に磁着された磁性キ
ャリア(22a)の表面と現像剤収容部(16a)内で
移動する磁性キャリア(22a)の表面との境界部にお
いて界面(X)が形成される。
【0015】次に、トナーホッパー(19)にトナー
(18)がセットされると、トナー供給開口部(20)
より現像スリーブ(15)に担持された磁性キャリア
(22a)にトナー(18)が供給される。したがっ
て、現像スリーブ(15)は、トナー(18)と磁性キ
ャリア(22a)との混合物である現像剤(22)を担
持することとなる。
【0016】現像剤収容部(16a)内では、収容され
ている現像剤(22)の存在により、現像スリーブ(1
5)によって搬送される現像剤(22)に対して、その
搬送を停止させようとする力が働いている。そして、現
像スリーブ(15)に担持された現像剤(22)の表面
に存在するトナー(18)が界面(X)へ搬送される
と、界面(X)近傍における現像剤(22)間の摩擦力
が低下して界面(X)近傍の現像剤(22)の搬送力が
低下し、これにより界面(X)近傍での現像剤(22)
の搬送量が減少する。
【0017】一方、合流点(Y)より現像スリーブ(1
5)の回転方向上流側の現像剤(22)には、上述の現
像剤収容部(16a)内のような、現像スリーブ(1
5)によって搬送される現像剤(22)に対して、その
搬送を停止させるような力は作用しないので、合流点
(Y)へ搬送されてきた現像剤(22)と界面(X)を
搬送される現像剤(22)との搬送量のバランスが崩れ
て現像剤(22)の玉突状態が発生し、合流点(Y)の
位置が上昇して界面(X)を含む現像剤(22)の層厚
が増加する。また、第1ドクターブレード(17)を通
過した現像剤(22)の層厚も徐々に増加し、この増加
した現像剤(22)が第2ドクターブレード(23)に
よって掻き落とされる(図3)。
【0018】そして、第1ドクターブレード(17)を
通過した現像剤(22)が所定のトナー濃度に達する
と、図4に示すように、第2ドクターブレード(23)
に掻き落とされて層状となった増加分の現像剤(22)
がトナー供給開口部(20)を塞ぎ、この状態でトナー
(18)の取り込みが終了する。このとき、現像剤収容
部(16a)内ではトナー濃度が高くなることにより現
像剤(22)の嵩が大きくなり、これにより現像剤収容
部(16a)内の空間が狭くなることによって、現像剤
(22)が図の矢印b方向に循環移動する移動速度も低
下する。
【0019】このトナー供給開口部(20)を塞ぐよう
に形成された現像剤(22)の層において、第2ドクタ
ーブレード(23)によって掻き落とされた現像剤(2
2)は、図4に矢印cで示すように速度1mm/s以上
の移動速度で移動して対向面(14b)で受けられる
が、対向面(14b)が現像スリーブ(15)側に向け
て角度(θ)で下方に傾斜し、かつ所定長さ(l)を有
しているため、現像剤(22)の層の移動によるトナー
ホッパー(19)への現像剤(22)の落下を防止する
ことができ、現像剤(22)の量を常に一定に保つこと
ができるので、トナー供給を常時一定に自己制御するこ
とが可能となる。
【0020】現像領域でトナー(18)が消費される
と、界面(X)上のトナー濃度が減少することにより、
界面(X)でのトナー搬送力が増加する。この搬送力の
増加に伴い、厚くなっていた現像剤(22)の層を引き
戻そうとする力が作用して、現像剤(22)の状態が図
4に示す状態から図3に示す状態へと変化する。図3に
示す状態となると、トナー(18)の取り込みが再び開
始され、これが所定のトナー濃度となるまで行なわれ
る。
【0021】本発明の請求項1に記載の発明は、トナー
による磁性キャリア表面の被覆率(α)の大小に関わら
ず、スリーブ上に存在する現像剤の帯電量Q/Mが変動
しにくい(β≦0.40)ことを特徴とする。上記請求
項1に記載の発明によれば、現像スリーブ上の現像剤に
おいてトナー濃度の不均一化が生じても、現像剤Q/M
偏差は小さく、画像ムラを防止することができる。
【0022】また、本発明の請求項2に記載の発明は、
請求項1に記載の現像装置において、更に小粒径の磁性
キャリア(r2≦55μm)を使用することを特徴とす
る。上記請求項2に記載の発明によれば、磁性キャリア
の粒径効果により帯電量のトナー濃度依存性が小さくな
り、容易にβが0.40以下の現像システムを達成する
ことができるため、画像ムラを防止することができる。
【0023】また、本発明の請求項3に記載の発明は、
請求項1に記載の現像装置において、現像剤の帯電量が
適正に小さいことを特徴とする。上記請求項3に記載の
発明によれば、画像ムラを防止しつつ、十分な画像濃度
が得られる。
【0024】
【実施例】以下、本発明を実施例によって具体的に説明
する。本実施例の使用機種としてリコー製FT1208
改造機を使用した。(帯電電位−800V、現像バイア
ス電位−650V、VL−50V)
【0025】トナーの摩擦帯電量の測定方法混合粉体
(現像剤)を底部に635メッシュの導電性スクリーン
を装着した金属製の容器に入れ、吸引機で吸引し、吸引
前後の重量差と容器に接続されたコンデンサーに蓄積さ
れた電位から摩擦帯電量を求める。この際、吸引圧を2
50mmHgとする。この方法によって摩擦帯電量を下
記式を用いて算出する。
【0026】
【数6】 Q/M(μC/g)=(C×V)/(W1−W2) (式中、W1は吸引前の重量であり、W2は吸引後の重
量であり、Cはコンデンサーの容量、Vはコンデンサー
に蓄積された電位である。)
【0027】 トナーa 磁性体量40wt%含有のトナー(ブラック) キャリアA マグネタイト芯材 5000部 (飽和磁化:90emu/g、r2:60μm) シリコーンレジンSR2400 150部 (東レ・ダウコーニング・シリコーン製、不揮発分50%) アミノシランSH6020 7.5部 (東レ・ダウコーニング・シリコーン製) カーボンブラック 7.5部 流動床内に回転式底板ディスクと撹拌羽根を設けた、旋
回流を形成させながらコートを行なうコーティング装置
を使用して、当該コート液を上述の磁性粒子芯材上に塗
布した。得られたキャリアを焼成器で温度250℃で1
時間加熱し、シリコーンレジンでコーティングしたキャ
リア粒子を得た。
【0028】 キャリアB マグネタイト芯材 5000部 (飽和磁化:90emu/g、r2:45μm) シリコーンレジンSR2400 200部 アミノシランSH6020 10部 カーボンブラック 10部 流動床内に回転式底板ディスクと撹拌羽根を設けた、旋
回流を形成させながらコートを行なうコーティング装置
を使用して、当該コート液を上述の磁性粒子芯材上に塗
布した。得られたキャリアを焼成器で温度260℃で1
時間加熱し、シリコーンレジンでコーティングしたキャ
リア粒子を得た。
【0029】 キャリアC マグネタイト芯材 5000部 (飽和磁化:90emu/g、r2:60μm) シリコーンレジンSR2400 150部 アミノシランSH6020 7.5部 カーボンブラック 7.5部 流動床内に回転式底板ディスクと撹拌羽根を設けた、旋
回流を形成させながらコートを行なうコーティング装置
を使用して、当該コート液を上述の磁性粒子芯材上に塗
布した。得られたキャリアを焼成器で温度300℃で1
時間加熱し、シリコーンレジンでコーティングしたキャ
リア粒子を得た。
【0030】 キャリアD マグネタイト芯材 5000部 (飽和磁化:90emu/g、r2:60μm) シリコーンレジンSR2400 150部 アミノシランSH6020 2.5部 流動床内に回転式底板ディスクと撹拌羽根を設けた、旋
回流を形成させながらコートを行なうコーティング装置
を使用して、当該コート液を上述の磁性粒子芯材上に塗
布した。得られたキャリアを焼成器で温度200℃で1
時間加熱し、シリコーンレジンでコーティングしたキャ
リア粒子を得た。
【0031】実施例1 現像剤としてトナーaとキャリアAの組み合せでFT1
208改造機で評価した。評価結果は表1に記載した。 実施例2 現像剤としてトナーaとキャリアBの組み合せでFT1
208改造機で評価した。評価結果は表1に記載した。 実施例3 現像剤としてトナーaとキャリアCの組み合せでFT1
208改造機で評価した。評価結果は表1に記載した。 比較例1 現像剤としてトナーaとキャリアDの組み合せでFT1
208改造機で評価した。評価結果は表1に記載した。
【0032】評価方法 画像ムラ:1000枚の画像出しを行なった後、連続1
0枚の全面ハーフトーンの画像出しを行ない、10枚目
のハーフトーン画像におけるID偏差を評価した。 ID:1000枚の画像出しを行なった後、連続10枚
の全面黒ベタの画像出しを行ない、10枚目の黒ベタ画
像における画像濃度の平均を評価した。
【0033】
【表1】
【0034】
【発明の効果】以上、詳細かつ具体的な説明から明らか
なように、本発明は、トナーによる磁性キャリア表面の
被覆率(α)の大小に関わらず、スリーブ上に存在する
現像剤の帯電量Q/Mが変動しにくく、(β≦0.4
0)現像スリーブ上の現像剤においてトナー濃度の不均
一化が生じても、現像剤Q/M偏差は小さく、画像ムラ
を防止することができるという極めて優れた効果が発揮
される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の画像形成装置の1例を示す図である。
【図2】本発明のトナー像形成時における現像剤の挙動
を示す例である。
【図3】本発明のトナー像形成時における現像剤の挙動
を示す他の1例である。
【図4】本発明のトナー像形成時における現像剤の挙動
を示す更に他の1例である。
【符号の説明】
1 潜像担持体(感光体ドラム) 13 現像装置 14 支持ケース 14a 支持ケース突出部 14b 支持ケース対向面 14c トナーエンドセンサー 15 現像剤担持体(現像スリーブ) 16 現像剤収容部材 16a 現像剤収容部 17 第1の規制部材(第1ドクターブレード) 18 トナー 19 トナー収容部(トナーホッパー) 20 トナー供給開口部 21 トナー供給手段(トナーアジテータ) 22 現像剤 22a 磁性キャリア 23 第2の規制部材(第2ドクターブレード) X 界面部(界面) Y 現像剤合流点 a 現像スリーブ回転方向 b キャリア循環方向 θ 対向面傾斜角度 l 対向面長さ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 杉山 明美 東京都大田区中馬込1丁目3番6号 株式 会社リコー内 (72)発明者 樋口 博人 東京都大田区中馬込1丁目3番6号 株式 会社リコー内 Fターム(参考) 2H005 AA02 AB10 BA06 BA07 CA12 CA26 CA28 CB03 CB18 EA01 EA05 EA07 EA10 FA01 2H077 AB04 AB13 AD06 AD13 DA10 DA16 DB01 EA03

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内部に磁界発生手段を有し、トナーと磁
    性キャリアとを含む2成分現像剤を担持して搬送する現
    像剤担持体と、前記現像剤担持体に担持されて搬送され
    る前記現像剤の量を規制する第1の規制部材と、第1の
    規制部材により掻き落された前記現像剤を収容する現像
    剤収容部と、前記現像剤収容部に隣接し、前記現像剤担
    持体にトナーを供給するトナー収容部とを備え、前記現
    像剤担持体上の現像剤のトナー濃度の変化により、該現
    像剤と前記トナーとの接触状態を変化させて、前記現像
    剤担持体上の現像剤のトナー取り込み状態を変化させる
    現像装置であって、前記現像剤収容部は、第1の規制部
    材よりも前記現像剤担持体上の現像剤の搬送方向上流側
    に配設された第2の規制部材を有し、第2の規制部材
    は、前記現像剤担持体上の現像剤のトナー濃度が上昇
    し、該現像剤の層厚が増加した場合に該現像剤の増加分
    の通過を規制すべく、前記現像剤担持体との間隙が設定
    されている現像装置であって、下記式(2)により算出
    されるβ値が、0.40以下であることを特徴とする現
    像装置。 【数1】 α=[Tc/(100−Tc)](ρ2/ρ1)(r2/4r1)・・・式(1) (式中、αはトナーによるキャリア表面の被覆率、Tc
    はトナー濃度(重量%)、ρ1はトナーの真比重、ρ2
    磁性キャリアの真比重、r1はトナーの体積平均粒径
    (μm)、r2は磁性キャリアの体積平均粒径(μm)
    を表わす。) 【数2】 β=(Q* L−Q* H)/(Q* L+Q* H)/(1/2)・・・式(2) (式中、Q* Lはα=0.80のときの現像剤のQ/M、
    * Hはα=1.20のときの現像剤のQ/Mを表わ
    す。)
  2. 【請求項2】 該磁性キャリアの体積平均粒径r2が5
    5μm以下であることを特徴とする請求項1に記載の現
    像装置。
  3. 【請求項3】 下記式(3)を満たすことを特徴とする
    請求項1に記載の現像装置。 【数3】|(Q* L+Q* H)/2|≦20・・・式(3)
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