JPH0424650A - 2成分現像剤及び現像剤管理方法 - Google Patents

2成分現像剤及び現像剤管理方法

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JPH0424650A
JPH0424650A JP2129385A JP12938590A JPH0424650A JP H0424650 A JPH0424650 A JP H0424650A JP 2129385 A JP2129385 A JP 2129385A JP 12938590 A JP12938590 A JP 12938590A JP H0424650 A JPH0424650 A JP H0424650A
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JP
Japan
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toner
developer
carrier
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developers
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JP2129385A
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Kenji Tabuchi
田淵 健二
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Minolta 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は複数色で同時多色画像を形成する多色画像形成
装置に用いる2成分の現像剤及びその管理方法に関し、
特にその現像時の混色分離能力の向上を図る現像剤及び
その管理方法に関する。
〔従来の技術〕
2色画像形成装置としての例えば黒色、赤色(カラー)
の同時2色複写機は黒色と赤色の画像とを受光素子で読
取り、それらに応じて変調された2種の波長のレーザ光
で感光体ドラム上の周方向に相異する2箇所を露光し、
各色の画像の潜像を形成する。ここで各色の露光位置は
画像の視認性の向上を図るため通常赤色画像は黒色画像
より回転方向の上流側で帯電及び露光が行われ、赤色ト
ナーを収納した第1現像器にて現像される。また黒色は
赤色の現像後、再帯電及び露光が行われ黒色トナーを収
納した第2現像器にて現像される。
従って赤色トナーが第2現像器内の現像剤にかきとられ
て第2の現像器内に混入し、黒色現像の際に、本来黒色
である像が黒色と赤色とが混ざった像となることがある
。これを防止するための従来の混色分離技術として特開
昭58−72158号に開示されたものが公知である。
これは感光体ドラムの上流側に位置する第1現像器に赤
色トナーとキャリアとからなる2成分現像剤を収納し、
下流側に位置する第2現像器に黒色トナーとキャリアと
からなる2成分現像剤を収納しているものである。ここ
で用いる赤色トナー及び黒色トナーは非磁性のものであ
り、赤色トナーは黒色トナーの入った第2現像器に混入
すると摩擦帯電により逆極性に帯電するという特性を有
しており、2つのトナーに物性差をもたせている。この
ような特性をもち第2現像器に混入した赤色トナーは第
2現像器による現像時に感光体ドラムの非画像部(帯電
部)に付着し、第2現像器から除去される。付着した赤
色トナーは転写チャージ十の印加電圧と同極性のため用
紙に転写されず、感光体に付着したままとなり、クリー
ナでかきとられ回収される。このようにして現像時に自
動的に混色分離がなされる。
混入すると逆極性に帯電するカラートナーの場合、分離
能力は前述したカラートナーと黒トナーとの物性差、即
ち帯電系列上の差の他に第2現像剤のキャリアと黒トナ
ーとの混合比、例えばキャリアに対するトナーの割合(
重量%)を示すトナー濃度Tc、第2現像剤の攪拌時間
及び攪拌の強さに依存する。第5図は混合比と分離能力
との関係の一例を示すグラフであり、横軸に混合比とし
てトナー濃度T、を、また縦軸に分離能力をとっている
。このときのトナー径は12μm、キャリア径は36μ
m、トナー比重1.15、キャリア比重2.30となっ
ている。第5図から明らかな如くトナー濃度が大きい値
となる程、分離能力が高くなり、逆にトナー濃度が3%
以下だと分離能力はなくなる。
これはトナー濃度が小さいとキャリアの周囲にあまり黒
トナーが付着せず、混入したカラートナーが黒トナーで
はなくキャリアと接触し、カラートナーが黒トナーと同
極性に帯電することにより物性の差がなくなり、分離能
力が低くなると考えられる。
また攪拌時間が長くなると、同様にキャリアとの接触確
率が増え分離能力は低下する。従って、分離能力を維持
するには、混合比を常に一定レベル以上に維持する必要
がある。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、トナーとキャリアとの接触確率はトナー
及びキャリアの粒径等により変動し、実際にはトナー濃
度が同一であっても使用するトナー及びキャリアの比重
及び形状により分離能力は異なるものとなる。従って重
量%で示した混合比により種々の現像剤の分離能力を定
め、維持することは困難であった。
本発明は斯かる知見に基づきなされたものであり、トナ
ーとキャリアとの混合比をトナー濃度ではなく被覆率で
規定することにより、比重及び形状に拘わらず、どのよ
うなものを用いても所望の分離能力が得られる現像剤及
びその管理方法を提供することを目的にする。
〔課題を解決するための手段〕
本発明に係る2成分現像剤は、回転する感光体の周りの
回転方向の異なる位置に配設された複数の現像手段によ
り複数色の画像を得る多色画像形成装置に用いられる、
トナー及びキャリアの2成分を有する現像剤において、
各現像手段に用いられ、前記キャリアの表面を前記トナ
ーが被覆する割合を示す被覆率が所定値より大きい値と
なしてあることを特徴とし、現像剤管理方法は、回転す
る感光体周りの回転方向の異なる位置に配設された複数
の現像手段に収納され、トナーおよびキャリアを有し、
夫々色及び物性が異なる2成分現像剤の前記キャリアと
トナーとの混合割合を管理する現像剤管理方法において
、各現像手段に収納された現像剤のキャリアの表面をト
ナーが被覆する割合を示す被覆率を所定値より大きい値
に維持することを特徴とする。
〔作用〕
本発明の2成分現像剤においては、2成分現像剤の混合
比をキャリアに対するトナーの重量%ではなく、キャリ
アの表面をトナーが被覆する割合を示す被覆率で規定し
、被覆率が所定値以上となるようにしである。これによ
り種々の現像剤であっても被覆率が同等であれば混入し
たトナーとキャリアとの接触確率を同等にすることがで
き、所望の分離能力を得ることができる。
また本発明の現像剤管理方法においては、現像剤を所定
の被覆率を維持するように管理するので、常に分離能力
を一定水準に保つことができる。
〔実施例〕
以下、本発明をその実施例を示す図面に基づいて詳述す
る。
第1図は本発明に係る2成分現像剤及びその管理方法を
用いた2色画像形成装置である2色レーザビームプリン
タの概略構成を制御系のブロック構成と共に示す断面図
である。
図において1は感光体ドラムであり、表面に例えばa−
5i等の光導電膜が形成しである。該感光体ドラム1は
矢符a方向に回転駆動可能に設置され、その周囲には回
転方向に沿って、順に第1帯電チヤージヤ2、第1光学
系3、第1現像器4、第2帯電チヤージヤ5、第2光学
系6、第2現像器7、イレーザランプ8、転写チャージ
ャ9、ブレード方式によるクリーニング装置10、メイ
ンイレーサランプ11が設置されている。
第1.第2帯電チャージャ2.5はそのコロナ放電にて
感光体ドラム1の表面に一定の電荷(本実施例では正極
性)を均一に付与するものである。
第1.第2光学系3,6は第1.第2ドライバ回路32
.62にて駆動される第1.第2レーザダイオード(以
下LDという)3L61からのレーザ光にて感光体ドラ
ム1の表面に所定の画像をネガの静電潜像として形成す
るためのものである。各ドライバ回路32.62は以下
に説明する画像制御部22にて制御される。例えば、第
1光学系3によっては罫線が画像として作成され、第2
光学系6によっては前記罫線内に印字される所定の文字
が画像として作成される。
第1.第2現像器4,7は磁気ローラを内蔵した現像ス
リーブ41を備えた磁気ブラシ式のものである。第1現
像器4内には絶縁性のカラートナー(例えば赤色トナー
)と小径磁性のキャリアとの混合物からなる第1現像剤
が収容され、第2現像器7内には直径12μ蒙の絶縁性
の黒トナーと直径36μmの磁性のキャリアとの混合物
からなる第2現像剤が収容される。またカラートナーは
摩擦帯電列上黒トナーよりも負方向に位置しており、カ
ラートナーが第2現像器7内に混入すると、黒トナーと
接触して負極性に摩擦帯電する。この帯電特性は感光体
ドラム1の帯電特性(正極性)と逆極性である。また本
実施例において各トナーは正極性に、キャリアは負極性
に摩擦帯電される。
ここで第2現像剤の混合比(トナー濃度)は重量比で3
%以上となるように制御されており、本実施例では6%
以下となるとトナーを補給するようにしている。
混合比をトナー濃度(重量%)で示すと前述した如くト
ナー及びキャリアの性状により分離能力が変化する。従
って本発明ではトナーとキャリアとの接触確率の面から
混合比を考え、被覆率により混合比を表すことにする。
被覆率Cは下記(1)式にて定義される。
N′ C=    xloo   ・・・(1)但し、N:限
界トナー数(1個のキャリアの表面を隙間なく覆うトナ
ー数) N′:実際のトナー数(1個のキャリアの表面を実際に
覆うトナー数) ここで、限界トナー数Nは平面近似の場合、電子写真学
会誌第25巻、第4号(1986) 270頁に示され
ている如く下記(2)式となる。
r:トナー半径 R:キャリア半径 X = R/ r ここで第2現像剤の場合の限界トナー数Nは黒トナーの
直径12μm1キヤリアの直径が36μmなので #57 となる。
即ち、前述の場合、1個のキャリアの周囲を隙間なくト
ナーで覆うと全部で57個の黒トナーがキャリアを覆う
ことになる。
一方、トナー濃度Tcは mc +mt mc :トナー重量 mt :キャリア重量 で示される。
従ってトナー濃度が3%のときは とキャリア重量mcとの関係は、 トナー重量mt C Wt となる。
ここでトナー及びキャリアの夫々1個の重量WLwcは
黒トナーの真比重ρt=1.15、キャリアの真比重ρ
。=2.30とすると Wt =     πr3 ・ ρ、     ・・・
(5)wc =    πR3・ ρ。    ・・・
(6)またキャリア1個当たりの実際のトナーの数N′
は c Wt C となる。
従って、トナー濃度Tc り実際のトナー数N′は が3%のときは(7)式よ w t     m C 97r3    ρt =1.67 となる。
これと(2)式の結果とを(1)式に代入すると第2現
像剤のトナー濃度TCが3%のときの被覆率Cはトナー
濃度が3%、即ち被覆率が2.89%以下となると混入
したカラートナーとキャリアとの接触確率が増え、第2
現像剤の分離能力は第5図に示す如く低下するので本発
明の現像剤として被覆率C=2.89%より大きい値で
あればよいことになる。
但し、これは限界トナー数Nを平面近似により求めたも
のであり、これを前記学会誌の270頁にも述べられて
いる如く立体近似とした場合は、この値は若干変化する
一方、第1.第2現像器4.7としては同型の現像器が
複数用意されており、夫々には色調の異なる種々のトナ
ーを含む現像剤が収容され、任意の色の組み合わせによ
る2色画像の形成を可能とすべく、交換可能とされてい
る。
次に現像器の構成及び概略動作を第2現像器7を例に説
明する。
第2図は第2現像器7の構造を示す要部断面図である。
第2現像器7は第2図に示すように、周方向にN極、S
極を順次着磁した磁気ローラ72を現像スリーブ71に
内蔵し、現像スリーブ71の外周面にはスクレーパ73
a、73bの先端を圧接しである。
また現像スリーブの近傍にはバケット74aを備えたバ
ケットローラ74を矢符e方向に回転駆動可能に設け、
さらに現像スリーブ71に近接して現像剤ガイド板75
、キャリア回収ローラ76、ダクト79を設けである。
キャリア回収ローラ76は内部に磁気ローラ77を回転
自在に収納し、外周面にはスクレーパ78の先端が圧接
されている。また、ダクト79には図示しないサクショ
ンファンを備えた集塵器が接続されている。
現像スリーブ71と磁気ローラ72とは矢符C方向に回
転駆動され、現像剤は現像スリーブ710回転にて矢符
C方向に搬送力を受けると共に、磁気ローラ72の回転
にて矢符d方向に搬送力を受け、再搬送力の差にて現像
スリーブ71の外周面上を矢符d方向に搬送される。
即ち、パケットローラ74にてキャリアとトナーとが撹
拌されて帯電し、各ハケソ) 74aにて現像スリーブ
71の下部に供給された現像剤は前述の如く現像スリー
ブ71の外周面を矢符d方向に搬送される。現像剤は現
像領域Aを通過するときに第2光学系6で形成された第
2の静電潜像を現像し、その後スクレーパ73aにて掻
き取られる。また、現像スリーブ71の矢符C方向への
回転にて同方向に搬送される現像剤はスクレーパ73b
にて掻き取られる。
一方、感光体ドラム1の表面に付着したキャリアは、前
記キャリア回収ローラ76内に回転自在に設けた磁気ロ
ーラ77の磁力にてキャリア回収ローラ76の外周面に
捕獲され、該磁気ローラ77が現像スリーブ71内の磁
気ローラ72の磁力にて矢符f方向に同期回転すること
によりキャリア回収ローラ76の外周面上を矢符g方向
に搬送され、スクレーバ78にて掻き取られる。
次に、画像制御部22について第1図を参照して説明す
る。
この画像制御部22は前記第1.第2ドライバ回路32
.62を制御して所望の画像信号を発生すると共に、ト
ナー補給制御のための基準画像を作成するための信号を
発生する機能を有する。また、第1画像と第2画像とが
重複する部分が生じる場合に、第2画像を優先させる画
像選択手段20をも備えている。
即ち、マイクロコンピュータを用いてなるCPLI21
から出力される第1画検体号M1を読取り回路23aで
、第2画検体号M2を読取り回路23bで夫々読取り、
画像選択手段20により第2画像を優先させる画像優先
信号(オペレータにて操作される)が入力されていると
きには、両画像信号M+ 2M2を比較回路24にて比
較し、重複する箇所のみの信号M′を記憶回路25を介
して消去回路26に入力し、ここで第1画検体号M1か
ら重複箇所信号M′を消去し、その信号を、記憶回路2
7aに記憶する。
また、第2画検体号M2はそのまま記憶回路27bに記
憶する。記憶回路27a、27bの画像信号はトライバ
回路32.62にて読取られ、第1及び第2LD31゜
61を動作させることによりレーザ光信号に変換される
。ここで第1ドライバ回路32と記憶回路27aとの間
には第1LD31の発光時間を検出するだめの第1ドン
トカウンタ50が介装されており、これによりカラート
ナーの消費量が検出できる。第1ドツトカウンタ50は
一定時間当たりの第1LD31の発光時間、即ち一定時
間のドツト数を計数するものであり、この計数結果はC
PU 21に与えられる。
また変換されたレーザ光信号は感光体ドラム1の表面を
軸方向(主走査方向)にスキャンされ、ネガの静電潜像
が形成される。ところで、第1光学系3の感光体ドラム
1に対するスキャン開始端にセンサ33が設置されてい
る。このセンサ33は画像の読取り開始タイミングをド
ライバ回路32.62に指示するためのものであり、レ
ーザ光がセンサ33に入射したときにこの指示信号を出
力する。第2ドライバ回路62に対してはデイレイ回路
28が介在されており、第2画検体号の読取りはセンサ
33の指示信号から一定時間後に開始される。ここで、
一定時間とは感光体ドラムlの作像開始点が第1露光位
置から第2露光位置に達するまでの時間である。
一方、画像選択手段20から画像優先信号が発せられて
いないとき、第1画検体号M、は比較回路24を通ずる
ことなくそのまま記憶回路27aに記憶される。
基準画像パターン回路29はトナー補給制御用の基準画
像のパターンが格納されており、第1及び第2ドライバ
回路32.62を制御することにより、1枚の作像ごと
に感光体ドラム1の画像形成部から外れた一端部に、ま
ず基準潜像として第1現像剤のトナー制御用、第2現像
剤のトナー制御用のものが回転方向に位置をずらして形
成される。この基準潜像は夫々第1及び第2現像器4.
7にて画像と同じ条件で反転現像され、画像と共に転写
紙16上に転写され、転写後直ちに一つの濃度検出セン
サ18にてタイミングをとってその濃度が検出される。
濃度検出センサ18は発光素子と受光素子とからなる光
学式のもので、基準画像のトナー付着量を反射濃度とし
て検出する。ここでの検出値はトナー補給制御回路19
で各現像器4,7内の現像剤中のトナー濃度Te(重量
%)が設定値(例えば6%)にある場合の基準反射濃度
と比較される。
検出された反射濃度が基準反射濃度よりも低いと、トナ
ー補給信号が発せられ、第1及び第2トナー補給手段4
2.43を作動させて第1及び第2現像器4,7の現像
剤中に所定量のトナーを補給する。これにより常に被覆
率が所定値(2,89%)以上に維持され、分離能力が
低下しない。
なお、現像剤の性状が変化すると制御すべきトナー濃度
は変化する。例えばキャリア及びトナーの比重が前述の
ものと同様であり、トナー粒径が16μm、キャリアの
粒径が36μ閘のときは、被覆率2.89%を維持する
トナー濃度T、は(1)〜(8)式よりN=38.8、
N ’ =1.12となり、Tc=4.2%となる。従
ってトナー濃度を6%に維持すれば、このような現像剤
であっても所定の分離能力を得ることができる。
第3図はCPLI 21の概略構成を示すブロック図で
あり、第1ドツトカウンタ50でカウントされた第1L
D31の発光時間はCPU 21内の比較部210に与
えられ、そこで第1LD31の発光時間と所定値との比
較が行われる。比較結果の信号は分離制御部211に与
えられ、第1LD31の発光時間が所定値より長いとき
は後述する分離モードへ移行すべくそのことを示す分離
信号を駆動制御部212に与える。駆動制御部212は
感光体ドラム1及びその周りの各機器の駆動制御を行う
ものであり、分離信号を受けると感光体ドラムモータ、
第1.第2帯電チャージャ5,9、第2現像器7をオン
、オフ淋H卸する。
またCPU 21は図示しないホストコンピュータから
送られた制御信号及び画像信号を受けて制御信号を処理
して駆動制御部212に送り、画像信号を処理して第1
.第2画検体号M+ 2Mzを出力する。
次に画像形成の動作について説明する。第4図は画像形
成動作を説明する図であり、感光体ドラム1が矢符a方
向に一定速度で回転駆動されている状態において、先ず
、第1帯電チヤージヤ2にて第1の帯電が行われ、感光
体ドラム1の表面はVoの電位に帯電される。続いて、
第1光学系3にて第1の露光が行われ、画像部の電位は
ほぼ0■にまで落とされ、例えば罫線等の画像のネガの
静電潜像が形成される。そして、第1現像器4にて第1
の現像が施される。この現像は、現像スリーブ41にV
bの現像バイアスを印加しつつ行われ、正極性に帯電し
たカラートナーTCが画像部(電荷消去部分)に付着す
る反転現像である。
次に、第2帯電チヤージヤ5にて第2の帯電が行われ、
感光体ドラム1の表面はほぼ■。の電位に戻される。続
いて、第2光学系6にて第2の露光が行われ、画像部の
電位はほぼOVにまで落とされ、例えば罫線内の文字等
の画像のネガの静電潜像が形成される。そして、第2現
像器7にて第2の現像が施される。この現像は、現像ス
リー771にVbの現像バイアスを印加しつつ行われ、
正極性に帯電した黒トナーTBが画像部(電荷消去部分
)に付着する反転現像であり、第1画像に重ねて第2画
像が形成される。
このとき、第2現像器7内に混入しているカラートナー
TCは黒トナーTBと接触して負極性に摩擦帯電してい
る。この帯電極性は感光体ドラム1表面の帯電極性(正
極性)とは逆極性(負極性)であるので負極性に帯電し
たカラートナーTCは、第2現像時において帯電電位■
。の画像背景部に付着し、転写チャージャが同極性(負
極性)のため転写紙16に転写されることなく、クリー
ニング装置10にて感光体ドラム1の表面から除去され
る。
しかしながらトナー濃度Tcが3%以下となるとカラー
トナーTCとキャリアとの接触確率が増加し、カラート
ナーTCが黒トナーTBとではなくキャリアと接触し、
黒トナーTBと同極性に帯電することになる。このため
前述したトナー補給動作がトナー濃度6%を検出すると
行われる。
一方、転写紙16は連続紙として、第1図中−転鎖線で
示す経路上を矢符す方向に搬送され、転写チャージャ9
の負極性の放電にて前記トナーTC。
TBが転写され、その後は図示しない定着器によりトナ
ーTC、TBの溶融定着が施される。これによりプリン
ト動作が終了する。
なお、感光体ドラム1上の電荷は転写工程の直前でイレ
ーザランプ8にて消去される。
感光体ドラム1は転写後も矢符a方向に回転を続け、ク
リーニング装置10にて残留トナーが除去されると共に
、メインイレーサランプ11にて残留電荷が消去される
一方、第2現像器7内に混入したカラートナーの一部は
キャリアとの接触にて帯電するのではなく除電される場
合がある。このように帯電量かほぼ零に除電されたカラ
ートナーは粉煙となり易く、現像領域への現像剤搬送方
向上流側の領域Bて粉煙となる。このトナー粉煙はサク
ションファンにて負圧に保持されている第2現像器7内
のダクト79を通して集塵され、除去される。
なお、本実施例ではトナー濃度3%が被覆率2.89%
となるような現像剤を用いたが、これは例示であり、ト
ナー及びキャリアの性状により被覆率が2.89%とな
るようなトナー濃度を算出し7、それ以上のトナー濃度
であれば本発明の現像剤となることは言うまでもない。
〔効果〕
以上説明したとおり、本発明の2成分現像剤は被覆率が
所定値より大きいので、混入したトナーとキャリアとの
接触確率が抑えられ、第2現像手段に混入したトナーが
収納されたトナーと接触しやすくなり、逆極性に帯電し
、分離能力が所要の水準に維持される。また本発明の現
像剤管理方法においては、2成分現像剤のトナーとキャ
リアとの混合割合が被覆率が所定値以上となるように管
理されるので、同様に分離能力が維持され、この方法に
よれば多色画像形成時に混色の少ない画像形成が行える
等価れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る2成分現像剤及び現像剤管理方法
を用いた多色画像形成装置である2色レーザビームプリ
ンタの概略構成を制御系のブロック構成と共に示す断面
図、第2図は第2現像器の構造を示す要部断面図、第3
図はCPUの構成を示すブロック図、第4図は画像形成
の動作を示す図、第5図は分離能力と混合比との関係を
示すグラフである。 ■・・・感光体ドラム 4・・・第1現像器 7・・・
第2現像器 19・・・トナー補給制御回路 43・・
・第2現像器トナー補給手段 TB・・・黒トナー T
C・・・カラートナー 特 許 出願人  ミノルタカメラ株式会社代理人 弁
理士  河  野  登  火弟 図 第1帯電 v 第2帯電 第 図 第 図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、回転する感光体の周りの回転方向の異なる位置に配
    設された複数の現像手段により複数色の画像を得る多色
    画像形成装置に用いられる、トナー及びキャリアの2成
    分を有する現像剤において、 各現像手段に用いられ、前記キャリアの表面を前記トナ
    ーが被覆する割合を示す被覆率が所定値より大きい値と
    なしてあることを特徴とする2成分現像剤。 2、回転する感光体周りの回転方向の異なる位置に配設
    された複数の現像手段に収納され、トナーおよびキャリ
    アを有し、夫々色及び物性が異なる2成分現像剤の前記
    キャリアとトナーとの混合割合を管理する現像剤管理方
    法において、 各現像手段に収納された現像剤のキャリア の表面をトナーが被覆する割合を示す被覆率を所定値よ
    り大きい値に維持することを特徴とする現像剤管理方法
JP2129385A 1990-05-18 1990-05-18 2成分現像剤及び現像剤管理方法 Pending JPH0424650A (ja)

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JP2129385A JPH0424650A (ja) 1990-05-18 1990-05-18 2成分現像剤及び現像剤管理方法

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