JP3240796B2 - 一成分現像装置 - Google Patents

一成分現像装置

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JP3240796B2 JP33091493A JP33091493A JP3240796B2 JP 3240796 B2 JP3240796 B2 JP 3240796B2 JP 33091493 A JP33091493 A JP 33091493A JP 33091493 A JP33091493 A JP 33091493A JP 3240796 B2 JP3240796 B2 JP 3240796B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、複写機、プリンタ等の
画像形成装置において静電潜像担持体上に形成される静
電潜像を現像して可視像化する現像装置に関する。特
に、表面が移動する現像剤担持体に供給されるトナーを
該表面に当接するトナー規制部材と該表面との間に通過
させることで該表面に帯電トナー薄層として保持して現
像領域へ搬送し、現像に供し、現像後消費されずに残っ
た余剰のトナーを前記現像剤担持体に保持したままトナ
ー供給側へ戻す一成分現像装置に関する。
【0002】
【従来の技術】かかる一成分現像装置の1例の概略を図
示すると、図7のとおりである。すなわち、図7の現像
装置は、図示しない駆動手段にて図中CCW方向に回転
駆動される駆動ローラ91を含み、この駆動ローラに該
ローラの外径より若干大きい内径の可撓性の現像スリー
ブ92を外嵌してあり、該スリーブはその両端部が背後
から押圧ガイド93にて駆動ローラ91に圧接される一
方、該圧接にて反対側にできたたるみ部分920が静電
潜像担持体(本例では感光体ドラム)PCに柔軟に接触
している。また、現像スリーブ92には押圧ガイド93
と同じ側からトナー規制ブレード94が当接している。
【0003】現像スリーブ92の背後にはバッファ室9
5が、さらにその背後にトナー供給室96があり、バッ
ファ室95にはトナー供給回転部材97(CCW方向回
転)が、トナー供給室96にはトナー攪拌・供給回転部
材98(時計方向CW回転)がそれぞれ配置してある。
さらに、現像スリーブ92の下面には、バッファ室95
から外部へトナーが漏れることを防止するための下シー
ル部材99が当接している。
【0004】この現像装置によると、回転部材98の回
転にてトナー供給室96からバッファ室95へ送り込ま
れたトナーTは、トナー供給回転部材97の回転にて順
次、現像剤供給領域において、現像スリーブ92表面へ
供給される。一方、スリーブ92は、駆動ローラ91の
駆動回転に摩擦力にて従動回転しており、これに供給さ
れたトナーTはトナー規制ブレード94と該スリーブ9
2との間を通過することでブレード94の圧力下に摩擦
帯電し、且つ、所定厚さの薄層とし、スリーブ表面に保
持され、感光体ドラムPCに臨む現像領域へ搬送され、
ここで電源921による現像バイアスVB のもとに静電
潜像の現像に供される。
【0005】現像後の余剰トナーTは、スリーブ92の
回転に伴って、途中、シール部材99とスリーブ92
の間を通り、バッファ室95へ戻される。バッファ室9
5へ戻ったトナーはスリーブ92から離れるが、一部の
高荷電トナーはそのままスリーブ92表面に残存する。
この残存したトナーはスリーブ92との間にマイクロ電
界を形成し、この電界が、また、次に供給されるトナー
をスリーブ表面に引き付けることになる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、例えば低湿環
境下においてトナーの流動性が通常より向上するような
場合、トナーの荷電性も向上するため、現像スリーブ9
2から離れずに該スリーブ上に蓄積する高荷電トナーが
増加する傾向がある。そのため、現像スリーブ92へ引
き付けられるトナー量が増加し、規制ブレード94にて
もスリーブ92へのトナー付着量を規制し切れなくな
り、感光体ドラムPC側へ異常なトナー量が搬送されて
非画像部もトナーにより現像されるといった不都合(い
わゆるトナー異常付着)が発生する。
【0007】また、現像スリーブ92上に蓄積するトナ
ーは何度も規制ブレード94によりストレスを受けるた
め、スリーブ上になすり付けられ、固着し、いわゆるト
ナーのフィルミング化が生じ、延いては画質の劣化を招
く。また、前記ストレスのためトナーが劣化(トナーの
小粒径化、流動化剤シリカの脱落等)し易く、黒ベタ追
随性等が悪化する。
【0008】さらに、スリーブ92上に蓄積するトナー
が増加すると、新たにスリーブ92へ供給されるトナー
は、本来の規制ブレード94による帯電だけでなく、ト
ナー同士の摩擦によっても帯電するため、正規の帯電極
性とは逆極性の帯電トナーが増加し、延いては画質の劣
化につながることになる。また、前述のようなトナー異
常付着、トナーのフィルミング化、トナーの劣化といっ
た現象を抑制することを目的として、トナーの電荷量の
調整やチャージアップを防止するために、摩擦による帯
電を減少させるようにトナー規制ブレード94とスリー
ブ92が相互に接触する面の幅を狭くするなどの方策が
考えられる。このようにすると、トナーの帯電量を下げ
ることができトナーとスリーブ92間に形成されるマイ
クロ電界を弱め、トナーがスリーブ92から離れ易くす
ることができる。
【0009】しかしながら、このように静電潜像を現像
する前の段階で、トナーの電荷を下げるようなことをす
ると、多数回の繰り返し画像形成後に流動化剤シリカの
脱落等の原因により流動性が低下して荷電性が低下した
トナーや、高湿環境下において荷電性の低下したトナー
については、規制ブレード94での荷電能力を低下させ
たために規制ブレード94による繰り返しの摺擦を受け
ない黒ベタ現像後において、トナーの帯電量が不足し、
背景カブリや文字周りの飛び散りなどの問題が発生して
しまう。
【0010】さらに、近年高精細画像再現への要求が高
まっており、画像品質の良否がトナー粒径に左右される
ため、小粒径トナーの使用が提案されてきているが、前
述の一成分現像装置では、前述した問題に加えて現像後
にスリーブ92上に残留したトナーで特に小粒径のもの
がスリーブ92から離れずに蓄積されて、スリーブ上に
メモリが生じたり、耐刷後に画質が劣化したりする問題
が顕著に生じてしまう。
【0011】そこで本発明は、表面が移動する現像剤担
持体に現像剤供給領域で現像トナーを供給し、供給され
たトナーを前記現像剤担持体表面に当接する規制部材と
前記現像剤担持体表面との間に通過させることで該表面
に帯電トナー薄層として保持して現像領域へ搬送し、現
像に供し、余剰のトナーを前記現像剤担持体表面に保持
したまま再び現像剤供給側に戻す一成分現像装置におい
て、前記現像剤担持体上のトナーの蓄積、トナーの劣
化、トナーのフィルミング化という問題、並びに小粒径
トナーを用いた場合に生じる現像剤担持体上メモリや耐
刷後の画質劣化の問題を解決することを課題とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】前述したタイプの一成分
現像装置における現像剤担持体上のトナーの蓄積、トナ
ーの劣化、トナーのフィルミングという問題を解決する
ため特定の除電部材を設けることが既に提案されてお
り、出願されている(特願平5−123757号)。し
かしながら、本発明は同号出願に係る技術ではトナーの
小粒径化に起因する前記の問題の解決には不充分である
ことから、さらに鋭意研究を進め、小粒径トナーを用い
た場合に生じる現像剤担持体上メモリや耐刷後の画質劣
化の問題を解消できる手段を見出し本発明を完成するに
いたった。
【0013】すなわち前記課題を解決する本発明の一成
分現像装置は、前記タイプの一成分現像装置であって、
前記現像剤担持体の表面移動方向において前記現像領域
の下流側から前記トナー規制部材に至る領域内に位置し
て前記現像剤担持体の長手方向における該担持体表面の
一部又は全部にトナー層を介して当接する除電部材を備
え、該除電部材の前記現像剤担持体に当接する表面が前
記トナーよりも帯電系列上、該トナーの正規の帯電極性
と同極性側に片寄った材料で形成してあるとともに該材
料に導電性の良い材料を分散させてあり、該除電部材の
下流側から前記トナー規制部材に至る領域内に位置して
前記現像剤担持体表面の余剰のトナーを回収するトナー
回収部材を備えている。
【0014】トナーよりも帯電系列上、該トナーの正規
の帯電極性と同極性側に片寄った材料で表面が形成され
ている前記除電部材は図7に示すシール部材99を兼ね
るものでもよく、それとは別途設けられてもよい。前記
トナーよりも帯電系列上、該トナーの正規の帯電極性と
同極性側に片寄った材料とは、前記トナーが負帯電性ト
ナーの場合には帯電系列上該トナーより負側にある材料
であり、正帯電性トナーの場合には帯電系列上該トナー
より正側にある材料である。かかる材料として、負帯電
性トナーに対しては、四弗化エチレン樹脂等のフッ素系
樹脂を例示でき、また、正帯電性トナーに対してはポリ
アミド(ナイロン)、シリコン系樹脂を例示できる。こ
れら材料に分散させる導電性良好な材料としては、カー
ボン、各種導電性金属粒子等を例示できる。 そして、負
帯電性トナーの場合には、前記現像剤担持体に印加され
る現像バイアス電位V B >除電バイアス電位V D >現像
バイアス電位V B +トナー層の電位V T の関係を、正帯
電性トナーの場合には、現像バイアス電位V B <除電バ
イアス電位V D <現像バイアス電位V B +トナー層の電
位V T の関係を満足するように前記除電部材に除電バイ
アス電位V D が印加される。
【0015】前記余剰トナー回収部材は、回転部材で
も、トナー規制部材のように現像剤担持体に当接する固
定式部材でもよい。回転部材とする場合には、図7に示
すバッッファ室におけるトナー供給回転部材を兼ねさせ
てもよい。余剰トナー回収部材の材質としては、金属の
他、シリコン、EPDM(エチレンプロピレンゴム)等
の樹脂やゴムを例示することができる。
【0016】また、前記トナーよりも帯電系列上、該ト
ナーの正規の帯電極性と同極性側に片寄った材料、すな
わち、負帯電性トナーの場合には帯電系列上該トナーよ
り負側にある材料、正帯電性トナーの場合には帯電系列
上該トナーより正側にある材料で表面が形成されている
前記除電部材はトナー除電又はトナー逆荷電の作用があ
るが、この除電用部材による効果が不十分であるような
ときには、該除電用部材通過後の若干帯電している余剰
トナー層から回収部材へトナーが円滑に移動するよう
に、該回収部材を電気的導通のとれる材料を用いて製作
し、該回収部材に回収バイアス電位Vrを印加するよう
にしてもよい。このように回収バイアス電位Vrを印加
するにあたっては、前記現像剤担持体に印加される現像
バイアス電位 B にトナーの帯電により発生するトナー
層の電位 T を加えた前記除電用部材通過後のトナー層
の表面電位(V B +V T と前記バイアス電位 B
が、 負帯電性トナー使用の場合 回収バイアス電位Vr>トナー層表面電位 (V B +V T 正帯電性トナー使用の場合 回収バイアス電位Vr<トナー層表面電位 (V B +V T の関係となるように回収バイアス電位を設定すればよ
い。また、適切な条件の交番電圧を印加することも考え
られる。
【0017】回収バイアスを印加するときの回収部材
は、導電性金属、前記樹脂やゴム等の材料に導電性の良
い材料を分散させた材料から製作したり、導電性の、又
は導電性を付与した繊維からブラシ状に形成すること等
が考えられる。回収バイアスを印加するときの回収部材
もブレード状等の固定式部材、ローラ状等の回転部材の
いずれでもよい。
【0018】
【作用】本発明現像装置によると、現像剤担持体表面に
保持されて現像領域において現像に供されたトナーのう
ち消費残りの余剰トナーは、現像領域下流側で該担持体
に接触している除電部材として作用する前記部材と該担
持体表面との間を通って、且つ、該部材に接触しつつト
ナー供給側へ戻る。
【0019】そして、該除電部材に接触通過するとき該
部材との摩擦により除電又は僅かに逆荷電され、現像剤
担持体表面からトナー供給側へ離れ易い状態とされる。
また、前記除電部材には導電性の良い材料を分散させて
あるから、該部材とこれに接触通過するトナーとの摩擦
により該部材に発生する電荷は、該導電性良好な材料を
通じて逃がされ、該部材への電荷の蓄積が防止又は抑制
される。従って、画像形成を多数回繰り返し、該部材に
現像剤担持体上トナーが何度接触通過しても、その都
度、該トナーは除電又は逆荷電される。
【0020】なお、分散させる導電性の良い材料が硬質
のものであるときは、それだけ除電部材の摩耗が抑制さ
れる。また、本発明の現像装置によると、余剰トナーは
除電用部材通過後、前記トナー回収部材により現像剤担
持体から剥がされ、現像剤担持体には再び現像装置内の
トナーが供給される。
【0021】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図1から図6はそれぞれ本発明の実施例である一
成分現像装置の概略断面図である。但し、図5及び図6
は現像装置の一部を拡大して示している。また、後述す
る除電部材に除電バイアスを印加する電源は図示を省略
している。これら現像装置は、後述する除電部材及び余
剰トナー回収部材を備えた点を除けば、図7に示す従来
現像装置と実質上同構成作用のものである。
【0022】図1から図6に示す現像装置のそれぞれに
おいて、1は駆動ローラ、2は該ローラに外嵌した可撓
性の現像スリーブ、3は該スリーブを駆動ローラ1に押
圧する押圧ガイド、4は現像スリーブ2に当接したトナ
ー規制ブレード、5はバッファ室、6はトナー供給室、
8はトナー供給室6に配置したトナー攪拌・供給回転部
材であり、9は現像スリーブ2の下面に当接した除電部
材で、バッファ室5からトナーが漏れ出ることを防止す
る下シール部材を兼ねるものである。Cは現像装置ケー
ス、Tは使用トナーである。現像スリーブ2には電源2
1から現像バイアスVB が印加される。除電部材9につ
いては後ほどさらに説明する。
【0023】また、図1及び図2のそれぞれに示す現像
装置において、7はバッファ室5に配置したトナー供給
回転部材である。図1の現像装置において101は回転
ローラの形態の余剰トナー回収部材であり、図2の現像
装置において102はブレードの形態の余剰トナー回収
部材であり、これら回収部材は除電部材9とトナー供給
回転部材7との間の領域で現像スリーブ2に当接してい
る。
【0024】また、図3に示す現像装置において、10
3は回転ローラの形態の余剰トナー回収部材であり、図
1、図2の装置におけるトナー供給回転部材7を兼ねて
いる。図4に示す現像装置において、104は回転ブラ
シローラの形態の余剰トナー回収部材であり、これも図
1、図2の装置におけるトナー供給回転部材7を兼ねて
いる。ブラシ部分のブラシ毛は導電性繊維からなってい
る。
【0025】図5に示す現像装置は図3に示す現像装置
における回収部材103を導電性に形成してこれにバイ
アス電源103rを接続し、余剰トナー回収バイアス電
位Vrを印加できるようにしたものである。バイアス電
位Vrは、現像スリーブ2に印加される現像バイアス電
位VB にトナーの帯電により発生するトナー層t(スリ
ーブ2上のトナー層)の電位VT を加えたトナー層の表
面電位(VB +VT )と前記バイアス電位(Vr)と
が、 負帯電性トナー使用の場合 Vr>VB +VT 正帯電性トナー使用の場合 Vr<VB +VT の関係となるように設定される。なお、この不等式は各
電位の正負を考慮している。
【0026】図6の現像装置は図3に示す現像装置にお
ける回収部材103を導電性に形成してこれに交番バイ
アス電源103Rを接続し、交番バイアスVR を印加で
きるようにしたものである。図3から図6に示す現像装
置において回収部材103、104は、現像スリーブ2
へトナーを供給し易いようにバッファ室5の下部に配置
されており、現像スリーブ2に当接している。また、こ
れら回転回収部材103、104及び前記図1の装置に
おける回転回収部材101は、いずれの方向に回しても
よいが、この例では図示しない駆動装置により現像スリ
ーブ2と同方向に回転駆動され、その表面が両者接触部
位で現像スリーブ表面と対向移動するように接触して該
スリーブ上の高荷電されたトナーでも確実に回収できる
ようになっている。
【0027】以上説明した各現像装置において、駆動ロ
ーラ1、トナー供給回転部材7、トナー回収回転部材1
01、103、104は図中CCW方向に、トナー攪拌
・供給回転部材8は図中CW方向にそれぞれ図示しない
駆動装置により回転駆動される。現像スリーブ2におい
て、押圧ガイド3の押圧により反対側にできたたるみ部
分20はこの例では複写機の感光体ドラムPC表面に柔
軟に接触している。
【0028】下シール部材を兼ねる前記の除電部材9
は、現像スリーブ2の表面に、その長手方向、換言すれ
ばスリーブ2の表面移動方向CCWを横切る方向の全体
にわたって、トナー層t(図5及び図6参照)を介して
当接する。このようにいずれの現像装置においても、除
電部材は、現像スリーブ2の回転方向において現像領域
より下流側からトナー規制ブレード4に至る部位に設置
してある。なお、除電部材はシール部材と別個に設けて
もよいが、図示の現像装置におけるように、シール部材
を兼ねる除電部材9を採用すれば、現像スリーブ2に対
する当接圧力が、シール部材を兼ねさせるがために或る
範囲に決められてしまうが、シール部材と別途に除電部
材を設ける必要がないからそれだけ現像装置製作コスト
上有利である。
【0029】除電部材9はいずれもトナーTよりも帯電
系列上、該トナーの正規帯電極性と同極性側にかたよっ
た材料で、すなわち、負帯電性トナーの場合には帯電系
列上該トナーより負側にある材料で、正帯電性トナーの
場合には帯電系列上該トナーより正側にある材料で形成
してあり、且つ、導電性の良い材料を分散させてある。
いずれの現像装置においても除電部材9に除電バイアス
電源を接続して除電バイアス電位VD を印加することが
できる。
【0030】除電バイアス電位VD は、感光体ドラムP
C上の静電潜像の現像後なお現像スリーブ2上に消費さ
れずに残っている余剰トナー層から除電部材へ電荷の移
動が円滑に行われるように、電源21から現像スリーブ
2に印加される現像バイアスVB にトナーの帯電により
発生するトナー層tの電位VT を加えたトナー層の表面
電位に対して、負帯電性トナー使用のときは、バイアス
電位VD >トナー層表面電位(VB +VT )(<現像バ
イアス)となり、正帯電性トナー使用のときは、バイア
ス電位VD <トナー層表面電位(VB +VT )(>現像
バイアス)となるように選べばよい。なお、この不等式
は各電位の正負を考慮している。
【0031】以上説明した各現像装置によると、現像ス
リーブ2表面に保持されて現像領域において現像に供さ
れたトナーTのうち消費残りのトナーTは、該スリーブ
2に接触している除電部材9に接触しつつ該部材とスリ
ーブ2との間を通ってバッファ室5へ戻る。そして除電
部材9に接触通過するとき、該部材との摩擦により除電
又は微少に逆荷電され、バッファ室5へ戻ったとき、現
像スリーブ2表面から離れ易い状態とされる。
【0032】また、除電部材には導電性のよい材料を分
散させてあるから該部材とこれに接触通過するトナーT
との摩擦により該除電部材に発生する電荷は、該導電性
のよい材料を通じて逃がされ、除電部材への電荷の蓄積
が防止又は抑制される。従って、画像形成を多数回繰り
返し、除電部材に現像スリーブ2上のトナーが何度接触
通過しても、その都度、該トナーは除電又は逆荷電され
る。
【0033】また、前記現像装置によると、バッファ室
5に戻った余剰トナーはトナー回収部材101(図1参
照)、102(図2参照)、103(図3、図5、図6
参照)、104(図4参照)により現像スリーブ2から
剥がされ、現像スリーブには再び現像装置内のトナーが
供給される。図5及び図6に示す回収部材103の場合
はこの部材に回収バイアスVr、V R が印加されるの
で、除電部材9による除電効果が不十分なときでも該回
収バイアス印加により一層確実に余剰トナーを回収でき
る。
【0034】
【0035】
【0036】
【0037】
【0038】
【0039】
【発明の効果】本発明によると、表面が移動する現像剤
担持体に現像剤供給領域で現像トナーを供給し、供給さ
れたトナーを前記現像剤担持体表面に当接する規制部材
と前記現像剤担持体表面との間に通過させることで該表
面に帯電トナー薄層として保持して現像領域へ搬送し、
現像に供し、余剰のトナーを前記現像剤担持体表面に保
持したまま再び現像剤供給側に戻す一成分現像装置にお
いて、前記現像剤担持体上のトナーの蓄積、トナーの劣
化、トナーのフィルミング化という問題、並びに小粒径
トナーを用いた場合に生じる現像剤担持体上メモリや耐
刷後の画質劣化の問題を解決することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の1実施例の概略断面図である。
【図2】本発明の他の実施例の概略断面図である。
【図3】本発明のさらに他の実施例の概略断面図であ
る。
【図4】本発明のさらに他の実施例の概略断面図であ
る。
【図5】本発明のさらに他の実施例の一部の拡大断面図
である。
【図6】本発明のさらに他の実施例の一部の拡大断面図
である。
【図7】従来例の概略断面図である。
【符号の説明】
1 駆動ローラ 2 現像スリーブ 21 現像バイアス電源 VB 現像バイアス 3 押圧ガイド 4 トナー規制ブレード 5 バッファ室 6 トナー供給室 7 トナー供給回転部材 8 トナー攪拌・供給回転部材 9 シール部材を兼ねる除電部材 101、102、103、104 余剰トナー回収部材 103r、103R トナー回収バイアス電源 Vr、VR トナー回収バイアス電位 T トナー VT トナー層電位 PC 感光体ドラム

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 表面が移動する現像剤担持体に現像剤供
    給領域で現像トナーを供給し、供給されたトナーを前記
    現像剤担持体表面に当接する規制部材と前記現像剤担持
    体表面との間に通過させることで該表面に帯電トナー薄
    層として保持して現像領域へ搬送し、現像に供し、余剰
    のトナーを前記現像剤担持体表面に保持したまま再び現
    像剤供給側に戻す一成分現像装置において、前記現像剤
    担持体の表面移動方向において前記現像領域の下流側か
    ら前記トナー規制部材に至る領域内に位置して前記現像
    剤担持体の長手方向における該担持体表面の一部又は全
    部にトナー層を介して当接する除電部材を備え、該除電
    部材の前記現像剤担持体に当接する表面が、前記トナー
    が負帯電性トナーの場合には帯電系列上該トナーより負
    側にある材料で、正帯電性トナーの場合には帯電系列上
    該トナーより正側にある材料で形成してあるとともに
    材料に導電性の良い材料を分散させてあり、該除電部材
    の下流側から前記トナー規制部材に至る領域内に位置し
    て前記現像剤担持体表面の余剰のトナーを回収するトナ
    ー回収部材を備え、負帯電性トナーの場合には、前記現
    像剤担持体に印加される現像バイアス電位V B >除電バ
    イアス電位V D >現像バイアス電位V B +トナー層の電
    位V T の関係を、正帯電性トナーの場合には、現像バイ
    アス電位V B <除電バイアス電位V D <現像バイアス電
    位V B +トナー層の電位V T の関係を満足するように前
    記除電部材に除電バイアス電位V D が印加されることを
    特徴とする一成分現像装置。
  2. 【請求項2】 負帯電性トナーの場合には回収バイアス
    電位Vr>現像バイアス電位V B +トナー層の電位V T
    の関係を、正帯電性トナーの場合には回収バイアス電位
    Vr<現像バイアス電位V B +トナー層の電位V T の関
    係を満足するように前記トナー回収部材に回収バイアス
    電位Vrが印加されることを特徴とする請求項1記載の
    一成分現像装置。
  3. 【請求項3】 前記トナー回収部材に交番バイアスが印
    加されることを特徴とする請求項1記載の一成分現像装
    置。
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