JPH0384565A - 画像形成装置 - Google Patents

画像形成装置

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JPH0384565A
JPH0384565A JP1222095A JP22209589A JPH0384565A JP H0384565 A JPH0384565 A JP H0384565A JP 1222095 A JP1222095 A JP 1222095A JP 22209589 A JP22209589 A JP 22209589A JP H0384565 A JPH0384565 A JP H0384565A
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JP
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developing
developer
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carrier
developing unit
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JP1222095A
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English (en)
Inventor
Yoshihiro Murasawa
芳博 村澤
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Original Assignee
Canon Inc
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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】 本発明は、電子写真式、或いは静電記録式の画像形成装
置に関するものであり、特に、複数の異なる色を収容し
た複数の現像ユニットを搬送装置にて選択的に現像位置
へと搬送し、マルチ力ラー又はフルカラー画像を得るた
めのカラー画像形成装置に好適に具現化し得るものであ
る。
虹え旦且遺 従来、例えばフルカラー画像形成装置に使用されるカラ
ー現像装置としては、色の異なる現像剤ごとに一つの現
像ユニットを有し、各々の色の現像ユニットを感光ドラ
ムの如き潜像担持体に対向した一定の現像位置に搬送し
て現像を行なわしめるようにした搬送移動式の現像装置
が、各色の現像ユニットを感光ドラムの周囲に並設した
並置式現像装置に比較して、感光ドラムの小型化、及び
装置自体の小型化、低価格化などが図れるという利点が
あり、現在広く使用されている。
又、搬送移動式の現像装置は、現像位置が色によらず一
定であるので、並置式現像装置に比較して、感光ドラム
の電位減衰を考慮しなくてもよく、電位の制御が簡易化
されるというメリットもある。近年、電子写真感光体と
して特に注目されているα−シリコンを使用する場合は
、特に電位減衰が大きいためこのメリットは大きい。
このような搬送移動式現像装置は、大別して2つの方式
がある。
一つは、現像ユニットを回転体の如き無端循環移動体上
に設置し、これによって現像ユニットをエンドレスに搬
送移動せしめる無端循環タイプのものであり、他の一つ
は、一方向のみに順に移動し、現像終了後には逆方向に
戻す平面移動タイプのものである。
無端循環タイプにおいては、回転体上に現像ユニットを
固定すると、現像ユニット自体が回転することになり、
現像剤の飛散が多くなる。この問題を解決するべく、現
像ユニット自体も回転中心を持ち、常に同方向に向く構
成(観覧車タイプ)とすることも可能であるが、回転体
自身が大型化、複雑化するなどの欠点があった。
これに比較して、平面移動タイプの現像装置は、小型化
が可能であり、上記欠点はない。
従来、この平面移動タイプの現像装置は、各現像ユニッ
トの現像部、つまり、現像スリーブのような現像剤担持
体と、感光ドラムのような潜像担持体との間の距離を所
定の値に保ったまま直線移動させ現像作動を行なう、所
謂、直線移動型のものであった。この直線移動型現像ユ
ニットにおいては、現像スリーブと感光ドラムとの間の
間隔(以下rSD間」という、)の精度を正確に維持す
ることが困鯉であり、そのために、30間が変化しても
、画像性に影響を与えない現像方式を必要とした。
一方、この移動型現像ユニットに使用される現像方式と
しては、従来より二成分現像剤と呼ばれる鉄粉キャリア
などの導電性磁性粉と1着色現像粉(以下「トナー」と
いう、)の混合物を現像剤担持体、即ち、内部に磁界発
生手段を有する非磁性円筒、所謂、現像スリーブ上に吸
着させ、磁極部において現像剤をブラシ状に形成し、感
光ドラム上の静電潜像と摺擦することにより現像し、画
像を再生するものである。
現像スリーブには、静電潜像に応じた現像バイアスが印
加されるが、キャリアとの混合撹拌により帯電されたト
ナーは、キャリアが導電性のため感光ドラム上の潜像と
、それに接触している導電キャリアとの間の電界により
、静電潜像に吸着される。従って、この現像方式におい
ては、感光ドラムと現像剤が接触すれば常に一定電界と
なるため、現像スリーブと感光体の間隔の精度はそれ程
必要がなかった。このため直線移動型の現像方式として
採用されていた。
しかし、本現像方式においては、キャリアの摺擦による
、所謂、「はきめ跡」、更にはキャリア劣化による画質
低下などの問題があった。
これに対して、新規な現像方式として、高抵抗磁性粉を
キャリアとして用い、現像スリーブ表面に薄層に保持し
、感光ドラムとスリーブ間に印加されるバイアス電界に
より現像される現像法が提案されている。この現像法を
第9図を参照して説明する。
二成分現像剤りは、平均粒径数10ミクロンの磁性キャ
リアと、平均粒径数ミクロンの着色粉体(以下「トナー
」と呼ぶ、)を一定割合にて混合して使用する。現像剤
りは層厚規制部材24にょリ、内部に固定された磁界発
生手段23を有する非磁性の現像スリーブ22上に20
〜100 m g/ c rn’にて薄層コーティング
される。薄層化された現像剤は、現像スリーブ表面に担
持されて静電潜像が形成された感光ドラムlと対向した
現像作動部位22aへと搬送される。現像部位22aに
おいては、直流電圧を重畳した交流バイアス28により
バイアス現像され、静電潜像がトナーにより現像される
。バイアス電圧は、プロセス・スピードなどに関連する
が、VPP=0.5〜3.OKV、Vf=0.5〜3K
Hzとされる。
トナーは、現像剤の規制部材24による搬送規制により
、又、キャリアとの摩擦により帯電される。51性キヤ
リアとトナーの割合は、トナー濃度センサ(図示せず)
により検知され、トナーホー2バー31中のトナーTが
現像容器21内へと補給され、ある一定のトナー濃度に
規制される。補給されたトナーはスクリューなどの攪拌
手段25゜26により、キャリアと混合攪拌され、現像
スリーブ22に供給される。
本方式の現像方式は、従来の二成分磁気ブラシ現像方式
に比較して、画像性の優れた安定した現像方式である。
が  しよう  る しかしながら、本現像方式を直線的に移動する現像ユニ
ットに適用した場合、以下の様な不都合が発生した。
すなわち、現像スリーブ22にて担持し搬送される現像
剤層が、従来の二成分磁気ブラシ装置に比べて薄層であ
るために現像作動部位22aでの現像剤量が少なく、且
つ、ACバイアス電界下で現像が行なわれるため、現像
スリーブ22と感光ドラムlの間隙(SD間)が小さく
、その変化許容範囲も狭い、従って、本現像方法を、直
線移動型の現像装置に適用した場合、SD間が保障され
ず、画像濃度ムラとなってしまった。又、色ごとの濃度
差がでて、色味が変るという問題もあった。
更に、感光ドラムlに対向した現像位置へと現像ユニッ
ト6が移動し、現像スリーブ22が感光ドラムlに近接
、対向するに際して、現像スリーブ22表面と感光ドラ
ムlのSD間が変化し、現像剤中のトナー粒子にかかる
電界が変化すること、及び、現像スリーブ22が感光ド
ラムlと対向した現像位置へと近接移動する時に感光ド
ラム1に対し現像剤が強く当たるため、感光ドラムl上
の非現像域への現像剤の飛散及び付着が発生してしまい
 画像のカブリが生じるという問題があった。
従って、本発明の目的は、現像位置にて現像剤層、特休
と潜像担持体とを所定の距離に維持し、現像位置手前で
は現像剤担持体から現像剤を除去し、現像剤担持体が潜
像担持体と近接するときの現像剤の飛散をなくし、高画
質の画像を得ることのできる画像形成装置を提供するこ
とである。
るため 上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。
要約すれば本発明は、潜像が形成される潜像担持体と1
.少なくとも1つの現像ユニットを前記潜像担持体と対
向する現像位置に移送し、該潜像担持体上の潜像を顕像
化する現像装置とを備えた画像形成装置において、前記
現像ユニットは、該現像ユニットに設けられ現像剤を前
記潜像担持体の方へと担持し搬送する現像剤担持体が前
記現像位置にては前記潜像担持体に対して所定の間隔に
配置されるように、前記潜像担持体の現像部中心での少
なくとも接線方向へと移動され、又、少なくとも前記現
像ユニットが前記現像位置へと移動され前記潜像担持体
に対して所定位置に位置決めされる前には、前記現像剤
担持体の前記潜像担持体に対面する外部に露出された現
像作動部位の現像剤は、該現像剤担持体表面から除去さ
れることを特徴とする画像形成装置である。
好ましくは、前記現像ユニットは、現像剤担持体は正逆
方向に回転自在に設けられた非磁性の現像スリーブであ
り、該現像スリーブの内部には複数の磁極を有する磁界
発生手段が固定して配置され、該磁界発生手段の複数の
磁極のうち、潜像担持体に対面した現像スリーブの現像
作動部位より下流に相当する位置に配置された互いに隣
接する磁極は同極性であって反発磁界を形成するととも
に、該反発磁極間の重力方向には、現像剤の滞留しない
領域が設けられる。
髪蓬」 次に、本発明に係る画像形成装置を図面に即して更に詳
しく説明する。
第1図は、本発明の一実施例に従うフルカラー電子写真
画像形成装置を概略示したものである。
本実施例にて、回転自在に軸受けされ矢印方向に回動す
る潜像担持体、即ち感光ドラムlが設けられ、該感光ド
ラム1は、−成帯電器2を用いて均一に帯電される0次
いで、該感光ドラム1には、色分解された光像又はこれ
に相当する光像3を照射し感光ドラムl上に静電潜像を
形成する。
構造照射手段としては、例えばレーザービーム霧光装置
4などから成る露光系が用いられる。
次に、感光ドラム1上の静電潜像は現像部、即ち、現像
位置5において、移動台lO上に搭載され、感光ドラム
lに対して接線方向に搬送される現像ユニット6にて現
像される0本実施例にて現像ユニット6は、マゼンタ現
像ユニット6M、シアン現像二二ツ)6C,イエロー現
像ユニット6Y、ブラック現像ユニツ)6Bから成る。
現像剤としては、高抵抗キャリアと、着色粉(トナー)
の混合物を用いる0着色粉としては。
例えばマゼンタ、シアン、イエロー、そして黒の着色樹
脂粉が用いられる。
現像位置にて、可視化された感光ドラム上の像は、転写
材カセット18より転写ドラム12上へと供給された転
写材に、転写帯電器13により、転写される。転写され
ずに感光ドラムl上に残った現像剤は、クリーニング装
置15により感光ドラムl上より取り除かれる。
第1のマゼンタ現像二二ッ)6Mによる第1の色の潜像
の現像動作が終了するのに続いて、現像装置の移動台l
Oが移動し、第2のシアン現像ユニッ)6Cが現像位置
に移動する。そして、第2の潜像を現像する。可視像は
、転写ドラム上の転写材に第1のトナー像と位置を合わ
せて、転写される。
上述の現像、転写を各現像ユニットにおいて行ない転写
ドラム上の転写材上に多重転写され、カラー画像が得ら
れる。
多重転写された転写材は、分離帯電器14により、転写
ドラム12から分離され搬送ベルト16上に搬送され、
定着器17に導れ、定着される。
本発明は、斯る装置において、現像装置が、現像ユニッ
トを現像位置へと感光ドラムの接線方向に移動する移動
手段lOと、現像ユニット自身を、現像位置にて少なく
とも法線方向に移動する移動手段19とを有することを
第1の特徴とし。
更には、現像ユニットには、少なくとも現像位置へと移
動する現像剤担持体22上から現像剤を除去する現像剤
除去手段が設けられたことを第2の特徴とする。
上記本発明の特徴を実現した現像装置について更に詳細
に説明する。
第2図は、現像ユニット6の感光ドラムlへの移動脱着
に際しての感光ドラムlと、現像ユニット6及び現像ス
リーブ22との状態を時系列的に図示したものである。
第2図において、ステップ(A)では、感光ドラム1に
対し現像ユニット6をセットする前段階として、現像ス
リーブ22上の感光ドラム1に対面する現像作動部位2
2aの現像剤を除去する。
この現像剤除去は、現像の前段階ならばいつでも良い、
詳しくは後述する。
ステップ(B)では、現像剤が除去された現像スリーブ
22が、現像ユニット6の水平方向移動とは独立して、
現像ユニット持上げ手段19の作用により法線方向に移
動し始める。現像バイアスはこの段階で印加されるのが
望ましい。
ステップ(C)では、現像剤が除去された現像スリーブ
22が法線方向に更に移動し、感光ドラム1と現像スリ
ーブ22の間隙SD間が所定の間隔になり、そこで、現
像スリーブ22が正方向、第2図で時計方向に回転し、
静電潜像を現像する。現像スリーブ22と感光ドラムl
との所定間隔の位置出しは、図示されていないが、現像
スリーブ22と同軸上に設けられた該現像スリーブ径よ
り大きな突き当てコロを、感光ドラム、又は、感光ドラ
ム相当の位置出しされた部材に突き当てて行なう。
ステー、プ(D)では、潜像の現像が終了した後、現像
スリーブ22を回転させたままで、現像位置より脱する
。同時に、現像ユニット持上げ手段19の作用により現
像ユニットは、法線方向下方へと移動する。このとき、
現像スリーブに印加されている現像バイアスはOFFと
されるのが好ましい。
ステップ(E)では、次の現像ユニットを邪魔しないよ
うさらに移動する。又、本現像ユニットが移動前の位置
に戻るもどる時は、法線方向上方向への移動は行なわな
い。
本発明に従えば、上記実施例に示したように、現像ユニ
ットを現像位置へと接線方向に移動せしめる移動手段と
、現像位置にて感光ドラムの方へと法線方向に移動せし
める移動手段とを独立に愉え、感光ドラムlと現像スリ
ーブ22の間隔を精度良く再現することができる。
現像ユニットを現像位置へと移動せしめた時に発生して
いた、従来装置における現像剤の飛散に起因した「かぶ
り」は、本発明によれば現像スリーブの外表面、即ち、
現像作動部位22aに現像剤がない状態で現像位置へと
移動せしめられるので、完全に防止することができる。
又、感光ドラムと現像スリーブのSD間をより精度良く
出すためには、現像スリーブに対して位置出しされた突
き当てコロを感光ドラム端部に突き当てることにより、
又は、装置本体に位置出しされた感光ドラム相当の部材
へと突き当てることにより行なわれる。
このような突き当て手段を使用する場合には、感光ドラ
ムの感光層、fFlえばα−シリコン、OPC感光体な
どの感光面を傷つけないことが重要であり、従って、突
き当てコロを装置本体に突き当てる方式の方が特に望ま
しい。
現像スリーブから現像剤を除去する手段としては、かき
取り部材を現像スリーブに当接することにより現像剤を
機械的にかき取ることが考えられるが、この方法は、か
き取り部材を現像スリーブに当接する必要があり、回転
トルクの増大及び現像剤の劣化などの問題を発生する。
斯る問題は、現像ユニットを次の如くにa成することに
より解決し得る。
第3図は、現像ユニット6の一実施例を示すものであっ
て、現像ユニット6が感光ドラム1に対向した現像位置
に配置されている状態を示す。
現像ユニット6は、現像容器21を備え、該現像容器2
1の開口部に現像スリーブ22が回転自在に担持されて
いる。現像スリーブ22は、感光ドラムlの回転に対し
て順方向又は逆方向に回転可能とされる。
又、現像ユニット6は、容器開口部上側に先端部が現像
スリーブ22の外周面に向けて取り付けられている現像
層厚規制部材としての規制ブレード24と、現像剤搬送
攪拌手段25.26とを有する。現像剤搬送攪拌手段2
5.26は、詳しくはII!述するが、第4図に図示さ
れるように、現像ユニット内の現像剤を、或いは現像剤
ホッパ4からの現像剤を攪拌混合し、容器内を循環せし
める作用をなす。
現像スリーブ22の内部には、直径が該現像スリーブ2
2の内径よりも小径で、N極とS極とが配設されている
磁界発生手段としてのマグネットローラ23が前記現像
スリーブ22と同心に配設固定されており、現像スリー
ブ22には、現像バイアス電圧印加電源28から現像バ
イアス電圧が印加される。
現像スリーブ22においては、現像バイアス電圧印加電
1j28から印加された現像バイアス電圧によって容器
21内に収納されている二成分系現像剤りを現像スリー
ブ5の外周面に吸着せしめ、回転によって該現像剤りを
1光ドラム1の外周面側へと運搬する。この場合、前記
規制ブレード24は、現像スリーブ22の回転によって
感光ドラム1の外周面側へと1!!搬される現像剤りの
搬出量を一定量以下に規制する。
現像スリーブ22に担持され、感光ドラムlと対向した
現像作動部位22aへと搬送される現像剤の量を安定的
に保つために、現像剤は、規制ブレード24の前で圧縮
部材29にて一定密度となるように圧縮される。又、圧
縮部材29には濃度検知手段30が設けられ、該濃度検
知手段30により、現像作動部位部22aへ供給される
現像剤りのトナー濃度が測定される。W度検知手段30
は、公知の現像剤の光反射濃度検知する手段でも良いし
、現像剤のインダクタンスを検知するものでも良い、特
に、本実施例に示すタイプの現像ユニット6おいては現
像剤が、重力に対抗して磁力により現像スリーブ22へ
と汲み上げられるために、現像剤圧縮が現像剤の重量に
より行なわれることはなく、安定的した−様な圧縮が行
なわれる。
第4図は、現像ユニットに設けられる現像剤搬送攪拌手
段25.26を説明するための平面図である。現像剤搬
送攪拌手段25.26は仕切板27を中心として平行に
配列され、現像剤搬送攪拌手段25は、図中矢印で示す
ように駆動されることによってトナー補給口32を介し
てホッパ部31より補給されるトナーTと現像容器21
内に滞留している現像剤りのキャリア成分とを攪拌して
良好な混合状態を維持しながら現像剤搬送攪拌手段26
に搬送する。一方、前記現像剤搬送攪拌手段26は、前
記現像剤搬送攪拌手段25と同様に、駆動されることに
よって現像容器3内に停滞している二成分系現像剤りの
キャリア成分とトナーTとを攪拌して良好な混合状態を
維持しながら前記現像スリーブ22に供給する。尚、現
像スリーブ22現像剤搬送攪拌手段25との間には、鉛
直方向に対して所定の角度を有する壁面33が設けられ
る。
次に、現像スリーブ22の内部に固設されたマグネット
ロール23の磁極配置について説明する。
すなわち、第3図に示すように現像部位22aに位置す
る現像磁極S、は感光ドラムに対向しており、該現像磁
極SIの現像方向の下流側に、互いに反発し合う磁極N
3.N2を磁極する。ここで、反発磁極N3.N2の角
度、即ち、ZN2ON3については、望ましくは90°
以上であることが良好で、60°〜180’で要項な結
果が得られた。又、磁極N2.N1の中心点における磁
束については、はぼ0(G)になるように構成する。
第5図は、現像スリーブ表面上における、角度と磁束密
度との関係、即ち、磁束パターンを示すものである。同
図から理解されるように、マグネットロール23の磁極
を第3図に示す如く配置することで現像時に規制ブレー
ド24により規制された現像剤りは、現像部位22aで
現像を終えた後、現像スリーブ22の時計方向への回転
に伴って矢印方向へ移動するが、反発する磁極N2、N
3間において現像スリーブ表面への磁気的吸引力がゼロ
となるため現像スリーブ表面から剥離して落下する。こ
の落下した現像剤り、は、反発極から重力方向に対し傾
斜された壁面33を伝わって現像剤搬送攪拌手段26へ
導かれる。
方、現像剤搬送攪拌手段26からは、・新たに、磁極N
2.S2の磁気吸引力により攪拌混合された現像剤りが
、磁極N2.S2の磁気吸引力により現像スリーブ22
に供給される。このように、反発極によって剥離された
現像剤りは、搬送攪拌手段26により、容器21内の現
像剤D1!:混合され、現像スリーブ22に供給される
一方、非現像時には、現像スリーブ22が一定回転数、
逆方向、即ち、反時計方向に回転される。この時、容器
内の現像剤りは、反発極のため磁極N2から磁極N3へ
受は渡すことができず、しかも、N2極による磁気吸引
力によって現像スリーブ22表面へ吸着する現像剤りが
ないため、現像スリーブ22には、現像剤りが存在しな
い状況となる。
第6図及び第7図は、本発明を実施し得る現像ユニット
の他の実施例を示す。
基本構成は、第3図と同様であり、現像剤搬送攪拌手段
25.26の位置が逆となっている点でのみ相違してい
る。従って、現像スリーブ22にて現像作動部位22a
に供給され、反発極によって、剥離された現像剤りは、
直接、搬送攪拌手段26の上に落ちる構成となっている
第8図には、上記実施例の現像ユニットを使用した場合
の画像形成シーケンスを示す0本実施例においては、現
像スリーブ22は、正方向にも逆方向にも回転できる駆
動専用モータにて駆動される。
先ず、第1の現像ユニット、例えばマゼンタ現像ユニッ
)6Mの現像スリーブ22が逆転し、現像スリーブ22
の現像作動部位22aの現像剤が除去される。現像ユニ
ツ)6Mは接線方向に移動し、現像剤の除去が終了した
時点では、法線方向の移動が行なわれ、静電潜像を有す
る感光ドラムに所定の間隙をもって対向される。その後
、現像スリーブが正方向に回転し静電潜像■を現像する
。第1の現像ユニット6Mによる画像の現像が終了した
後、法線方向移動が解除され、続いて第2の現像ユニッ
ト、例えばシアン現像ユニット6Cが、第1の現像ユニ
ットと同様にして感光ドラムに対向され、静電潜像■を
現像する。
以降、第3、第4、つまり、イエロ現像ユニット、ブラ
ック現像ユニットが同様に作動され、カラー画像が得ら
れる。
見見立11 以上の如くに構成される本発明に係る画像形成装置は、
現像ユニットの潜像担持体への移動、対向時に現像剤が
飛散し、非画像部へと現像剤が付着するのを好適に防止
することができ、高品質の画像を得ることができるとい
う特長を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明に係る画像形成装置の一実施例の概略
構成図である。 第2図は、現像ユニットの感光ドラムに対する移動状態
を時系列的に示す説明図である。 第3図は、現像ユニットの断面図−である。 第4図は、現像ユニー/ )の搬送攪拌手段を示す平面
図である。 第5図は、現像スリーブに内包されたマグネットロール
の磁極配置及び強度を説明するグラフである。 第6図は、現像ユニットの断面図である。 第7図は、現像ユニットの搬送攪拌手段を示す平面図で
ある。 第8図は、画像形成装置の画像形成シーケンス図である
。 第9図は、従来の現像ユニットの断面図である。  0 9 2 3 :潜像担持体 :現像ユニット水平方向移動手段 :現像ユニット法線方向移動手段 :現像剤担持体(現像スリーブ) :磁界発生手段 第 図 (A) (B) 第2図 (C) CD) (E) 第4図 第6図 第7図 鰹S哨11s’LΣ qフ fi1合rlB、5Lu qフ

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)潜像が形成される潜像担持体と、少なくとも1つの
    現像ユニットを前記潜像担持体と対向する現像位置に移
    送し、該潜像担持体上の潜像を顕像化する現像装置とを
    備えた画像形成装置において、前記現像ユニットは、該
    現像ユニットに設けられ現像剤を前記潜像担持体の方へ
    と担持し搬送する現像剤担持体が前記現像位置にては前
    記潜像担持体に対して所定の間隔に配置されるように、
    前記潜像担持体の現像部中心での少なくとも接線方向へ
    と移動され、又、少なくとも前記現像ユニットが前記現
    像位置へと移動され前記潜像担持体に対して所定位置に
    位置決めされる前には、前記現像剤担持体の前記潜像担
    持体に対面する外部に露出された現像作動部位の現像剤
    は、該現像剤担持体表面から除去されることを特徴とす
    る画像形成装置。 2)現像ユニットは、現像剤担持体は正逆方向に回転自
    在に設けられた非磁性の現像スリーブであり、該現像ス
    リーブの内部には複数の磁極を有する磁界発生手段が固
    定して配置され、該磁界発生手段の複数の磁極のうち、
    潜像担持体に対面した現像スリーブの現像作動部位より
    下流に相当する位置に配置された互いに隣接する磁極は
    同極性であって反発磁界を形成するとともに、該反発磁
    極間の重力方向には、現像剤の滞留しない領域を設ける
    ことを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。
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