JPH0488374A - デジタル画像形成装置 - Google Patents

デジタル画像形成装置

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JPH0488374A
JPH0488374A JP2204763A JP20476390A JPH0488374A JP H0488374 A JPH0488374 A JP H0488374A JP 2204763 A JP2204763 A JP 2204763A JP 20476390 A JP20476390 A JP 20476390A JP H0488374 A JPH0488374 A JP H0488374A
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toner
roller
image
pattern
developing roller
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JP2204763A
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English (en)
Inventor
Hideya Furuta
古田 秀哉
Noriyuki Kimura
則幸 木村
Hiroharu Suzuki
弘治 鈴木
Shigekazu Enoki
繁和 榎木
Hiroshi Takashima
高嶋 洋志
Naotaka Iwata
尚貴 岩田
Yuichi Ueno
祐一 上野
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Ricoh Co Ltd
Original Assignee
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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、静電潜像を光書込み素子によって感光体に形
成し、該潜像を、トナーを収容した現像装置によって可
視像化し、該可視像を転写材に転写して画像を得るデジ
タル画像形成装置であって、前記静電潜像の形成時に、
感光体上の複数個のドツトを1画素と定めると共に、各
画素が所定の分布パターンをなして配列されるものとし
、各画素の複数のドツトのうち、所定個数のドツトに対
し、光書込み素子からの光を照射することによって静電
潜像を形成するデジタル画像形成装置に関する。
〔従来の技術〕
レーザプリンタ又はその他の各種プリンタとして構成さ
れる上記形式のデジタル画像形成装置は従来より周知で
ある。かかる画像形成装置は、各画素中の所定個数のド
ツトに対して光を照射して静電潜像を形成するので、デ
イザ法などの中間濃度表現を容易に実現できるものであ
る。
一方、感光体に形成された静電潜像を可視像化する現像
装置として、トナー担持体の表面にトナーを担持して搬
送し、感光体とトナー担持体が対向した現像領域にて感
光体に形成された静電潜像を、トナー担持体に担持され
たトナーによって可視像化する装置が広く採用されてい
る。この現像装置は、必要に応じて補助剤を外添したト
ナーすなわち一成分系現像剤を用いるものであって、か
かる現像装置はキャリアを有する二成分系現像剤を用い
る現像装置に比べ、装置の維持管理を簡素化でき、装置
の構成を小型化できる利点を有している。
ところが−成分系現像剤を用いる現像装置においては、
充分に帯電したトナーを必要量現像領域へ搬送すること
が難しく、トナー量不足に基づく可視像の濃度低下を招
く恐れがあった。
そこで本出願人は、表面に誘電体と導電面を露出させ、
両者間の電位差によって微小閉型界を形成し、多量のト
ナーを担持して搬送できるトナー担持体を備えた現像装
置を提案した(例えば特原平2−15110号参照)。
ところが、この提案に係る現像装置を冒頭に記載した形
式のデジタル画像形成装置に用いると、モワレ現象によ
る可視像の濃度むらを生じる恐れがある。
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明は上述の問題点を解決し、モワレ現象による可視
像の濃度むらを抑えることのできるデジタル画像形成装
置を提供することを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は上記目的を達成するため、冒頭に記載した形式
のデジタル画像形成装置において、現像装置が、導電面
と誘電体が規則性を有する表面パターンをなして混在露
呈し2両者間の電位差によって微小閉型界を形成し、該
閉型界により帯電トナーを吸引して担持し、該トナーを
現像領域へ搬送するトナー担持体を有し、前記表面パタ
ーンを平面に展開したとき、トナー担持体の軸線方向に
対して表面パターンがなす角度をθR1感光体の軸線方
向に対して前記分布パターンがなすスクリーン角をθP
としたとき、θRとθPとの差が、25°乃至35@又
は55″乃至65@に設定されている構成を提案する。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を図面に従って詳細に説明する。
第1図はデジタル画像形成装置の一例であるカラー画像
形成用のレーザプリンタを示す概略図であり、先ずその
全体構成と作用を明らかにする。
第1図の例では4個のドラム状感光体IB、IY、IM
、ICが配設され、これらは図における時計方向に回転
可能に支持されている。4個の感光体に対向して、複数
のローうに巻き掛けられた搬送ベルト20が設けられて
いる。
各感光体に対向して現像装置2B、2Y、2M。
2Cがそれぞれ配設され、そのそれぞれには、必要に応
じて補助剤が外添されたブラックトナー4B、イエロー
トナー4Y、マゼンタトナー4M、シアントナー40が
収容されている。また各感光体の上方には、光書込み素
子の一例であるレーザ装置21B、21Y、21M、2
1Gがそれぞれ設けられている。
感光体IBが時計方向に回転するとき、帯電器22Bに
よって表面を一様に帯電され、次いでその表面にレーザ
装置21Bからの画信号に応じたレーザ光が照射され、
これによって感光体IB上に、再現すべき色の画像(こ
こでは黒色)に対応した静電潜像が形成される。この潜
像は現像装置2Bを通るとき、ブラックトナー4Bによ
って可視像化される。
一方、搬送ベルト20は矢印方向に駆動され、給紙部2
3から給送された転写材の一例である転写紙が、搬送ベ
ルト20に担持されて図における左方に搬送され、転写
器24Bの作用で、感光体1Bに形成された黒色の可視
像が転写紙上に転写される。
全く同様にして、感光体IY上には帯電器22Yによる
帯電とレーザ装置21Yからの光の照射によりイエロー
画像に対応する静電潜像が形成され、これが現像装置i
2Yによりイエロートナー4Yによって可視像化され、
該可視像が、黒色の可視像を転写された転写紙の上から
転写器24Yの作用で転写される。引き続き同様にして
、各感光体LM、ICにそれぞれ形成されたマゼンタ色
とシアン色の可視像が同一転写紙に順次転写され、転写
紙上にフルカラー画像が形成される。この画像は転写紙
が定着装置25を通るとき転写紙上に定着される。
転写を終えた各感光体は図示していないクリーニング装
置によって残留トナーを除去され、かつ同じく図示して
いない除電器によって除電作用を受は初期化される。
上述のように静電潜像が、レーザ装置21B。
21Y、21M、21Cによって感光体IB、1Y、L
M、ICに形成され、該潜像が、現像装置2B、2Y、
2M、2Cによって可視像化され、これが転写紙に転写
されて所定の画像が形成される。
ところでこの種のプリンタにおいては、低濃度から高濃
度までの階調を表現した画像を得るため、次のようにし
て前述の静電潜像を形成している。
第2図は感光体IBの表面を展開して示した説明図であ
り、矢印Xが感光体の軸線方向、すなわちレーザ光によ
る光書込みの主走査方向を示し、矢印Yは感光体IBの
回転方向、すなわち副走査方向を示している。ここで、
第2図に正方形に区切って示した1つずつのブロックを
ドツトDと考え、これらのドツトを単位として、主走査
されるレーザ光によって各ドツトが画信号に応じて選択
的に照射される。各ドツトの一辺の長さは、例えば80
μ閣程度の極く微小なものである。その際、第2回にn
、mで示したように複数個のドツトDを1画素の単位と
して定める。第2図の例ではn=m=4であって、nX
m=4X4の16個のドツトを1画素としている。この
ような各画素のドツトのうち、所定個数のドツトに対し
てレーザ光を照射して静電潜像を形成する。例えば、現
像装置2Bにおいて正転現像が行われるものとし、1画
素の全体を黒色として再現するときは、この画素中の全
てのドツトDに対してレーザ光を全く照射せず、その表
面電位を高く保ったままとし、ここにトナー4Bを静電
的に付着させる。またこの画素を地肌として再現すると
きは、この画素中のドツトの全てに対してレーザ光を照
射し、その表面電位を落してここにトナーを付着させな
いようにする。さらに例えば第2図に示す如く、1画素
中の斜線を付した4個のドツトD以外のドツトに対して
レーザを照射し、これを現像すると、斜線を付した4個
のドツトにだけトナーが付着し、中間調の画像を表現で
きる。このようにして1画素中の各ドツトDに選択的に
レーザを照射しながら光走査を行うことにより、第2図
の例では17段階の画像濃度を表現することができる。
このような処理方法は面積変調と称せられている。第2
図は黒色の可視像が形成される感光体IBについて示し
であるが、他の感光体IY、LM、ICにおいても同様
にして静電潜像が形成され、階調性に優れた可視像が形
成される。
上述した各画素は、第2図から判るように画素が集合し
た所定のパターンをなして分布し、この分布パターンは
感光体IBの軸線方向Xに対して所定の角度θPをなし
ている。この角度θ、は一般にスクリーン角と称せられ
ている。第2図ではスクリーン角θPは14@である。
ここで、全ての感光体IB、IY、IM、ICに対して
、スクリーン角θPが定められるのであるが、これらの
角度が互いに近似したものであると、モワレ現象が発生
してこれが大変目立ち、これによって、転写紙に転写さ
れて完成した画像の画質が著しく低下する。そこで従来
より各感光体におけるスクリーン角θPを相違させてモ
ワレ現象を目立たなくし、画質の向上を図っている。各
感光体のスクリーン角のそれぞれを区別するときは、こ
れらをθPBpθPVq  θPに、θPcと表わすこ
とにすると、これらの各角度の差が30°前後又は60
°前後となるように各スクリーン角を定めることにより
、モワレ現象による不具合を効果的に防止することがで
きる。ただ実際に各スクリーン角をこのような角度に設
定することが困難なときは、スクリーン角の差を60又
は30″′以外の角度に適宜設定している。第3図は、
スクリーン角θPを0°に設定したときの例を示す。な
お、θP”Oの分布パターンは、単色のデジタル画像形
成装置で多用されている。
第4図は感光体IBと、これに所属する現像装置2Bの
拡大図であり、以下にこの現像装置の詳細を明らかにす
る。
現像装置2Bは、−成分系現像剤、すなわち磁性又は非
磁性のトナー4Bを収容したトナー容器3を有し、この
トナー容器3の前後の側板には、該容器の開口から一部
を露出した状態で現像ロー55が支持され、該ローラ5
は感光体IBに対向して、図における反時計方向(矢印
Q方向)に回転駆動される。現像ローラ5はトナー担持
体の一構成例をなすものであるが、ががるローラ5の代
りに無端ベルト状のトナー担持体を用いることもできる
また、トナー容器3の前後の側板にはトナー供給部材の
一例であるトナー供給ローラ6が支持され、該ローラ6
は現像ローラ5に接触しながら例えば反時計方向に回転
駆動される。
トナー容器3内のトナー4Bは、時計方向に回転するア
ジチータフにより撹拌されつつ、トナー供給ローラ6に
運ばれ、次いでこのローラ6によって現像ローラ5に供
給される。この供給時にトナーは正または負の所定の極
性(本例ではこれを正極性とする)に摩擦帯電され、現
像ローラ5の局面に静電的に付着し、現像ローラ5に担
持される。
上述のように担持されたトナーは、現像ローラ5の回転
によって搬送され、トナー層厚規制部材の一例であるド
クターブレード8によってならされ、厚さを規制される
。次いでこのトナーは、感光体IBと現像ローラ5が互
いに微IJ= rJj隙をあけ、又は当接しつつ対向し
た現像領域9へ搬送され、ここで、現像ローラ5上のト
ナーが感光体IBに形成された静電潜像に静電的に移行
し、該潜像を可視像化する。
現像に供されずに現像領域9を通過したトナーは、3J
!像ローラ5に担持されたままトナー供給ローラ6のと
ころに戻され、感光体IB上に形成された可視像は前述
のように転写紙に転写される。
現像ローラ5は、第5図乃至第7図に模式的に拡大して
示したように、例えばアルミニウム等の導電性ローラl
Oより成る導電性の基体と、該ローラ10の表面に形成
された溝100に埋設固定された誘電体11を具備し、
現像ローラ5の表面には導電性ローラ表面の導電面12
と、溝100に埋設された誘電体11が第6@に示すよ
うに規則性を有する表面パターンをなして露出し、その
表面が平滑に形成されている(第9図も参照)。
第6図は現像ローラの表面パターンを展開して示した図
である。
外部に露出した誘電体11の表面形状は後にも説明する
ように適宜設定できるが、第6@及び第7図の例では導
電面12ないしは誘電体11が現像ローラ5の表面にア
ヤメ状をなして矢印Z、W方向に延びている(第6図に
おけるRは現像ローラの軸線方向を示し、Qは前述のよ
うに現像ローラ5の回転方向を示している)。このよう
な導電面12の幅は、例えば10乃至500μm程度で
あり、また現像ローラ5の全表面積に対する全導電面1
2の面積比率は例えば20乃至80%程度に設定される
。このように、誘電体11の表面と導電面12が現像ロ
ーラ5の表面に微小面積で混在露呈している。
また、第4図に示す如く現像ローラ5の導電性ローラ1
0に対して、電源5oによって直流電圧、交番電圧(交
流、パルス電圧など)、又は両者の重畳電圧を印加する
こともできる。トナー供給ローラ6に対しても同様であ
る。
本例では、誘電体11としてトナーの帯電極性と反対の
極性、すなわち負に摩擦帯電される材質のものが選択さ
れている。
一方、現像ローラ5に接するトナー供給ローラ6は、現
像ローラ5の誘電体11に接触して、これを負極性に摩
擦帯電させ、かつトナーを正極性に摩擦帯電させる材料
から構成されている。第4図及び第5図に示した例では
、トナー供給ローラ6が導体の芯部材14とそのまわり
に積層された円筒状の発泡体15より成り、二の発泡体
15が弾性変形しながら現像ローラ5に圧接している。
このようなトナー供給ローラ6を用いた場合、発泡体1
5を上述のように誘電体11を負極性に摩擦帯電させ、
トナーを正極性に摩擦帯電させる材料によって構成すれ
ばよい。発泡体15の代りに、例えばファーブラシ等、
それ自体公知のものを用いることもできる。
上述した現像装置2Bのより詳細な作用を説明する。
先に説明したように、現像領域9を通過した現像ローラ
部分は、トナー供給ローラ6のところに移動して該ロー
ラ6に接触する。ここで、現像ローラ5上に担持されて
いる、現像に供されなかったトナーはトナー供給ローラ
6により機械的、電気的に掻き落される。同時に、現像
ローラ5の誘電体11が、トナー供給ローラ6と接触し
、その摩擦によってトナーの帯電極性と反対の負極性に
帯電され、その電荷が誘電体11に蓄積保持される。
一方、トナー供給ローラ6の局面に接触しながら現像ロ
ーラ5に運ばれるトナー4は、第5図に模式的に示すよ
うに、トナー供給ローラ6と現像ローラ5との摩擦によ
って正極性に摩擦帯電される。このとき、現像ローラ5
の誘電体11はトナー供給ローラ6との摩擦によって負
極性に帯電していて、この誘電体11に隣接して微小面
積の多数の導電面12が存在し、該導電面12と誘電体
11の表面が混在している。このため、第8図に示すよ
うに各導電面12と誘電体11の表面の間に大きな電位
差ができ、これらの間に微小閉型界Eが形成される。
誘電体11の表面と導電面12は微小面積で隣接してい
るので、各微小閉型界は所謂エツジ効果によってその強
度が大変強くなり、かかる閉型界によって、正に帯電し
たトナーは、誘電体11の表面にクーロン力によって強
く引かれ現像ローラ5上に多量に離れ難い状態で保持さ
れる。現像ローラ5に担持されたトナーがドクターブレ
ード8によって弾性的に押圧され、層厚を規制されると
き、帯電の充分なトナーは微小閉型界によって現像ロー
ラ5の表面に強く保持されるが、かかるトナーに帯電量
の小なるトナーが混在していても、これはドクターブレ
ード8との接触圧によって除去され、結局、帯電量の大
なるトナーだけが、多量に現像領域9へ搬送され、前述
の如く静電潜像を可視像化する。
現像領域9での現像ローラ5と感光体IBとの間の電界
は、電極効果が大きくなり、現像ローラ5上のトナーが
感光体IBに付着しやすい状態となり、効率的に現像動
作が行われる。第10図はこのときの様子を模式的に示
している。
上述のように現像ローラ5上に充分に帯電した多量のト
ナーを担持して現像領域9へ搬送できるので、現像ロー
ラ5の表面の線速を感光体1の表面の線速に近づけ、或
いはこれらを等しく設定しても、現像領域9へ搬送され
るトナーの量が不足せず、可視像の濃度不足を阻止でき
る。
第1図に示した他の現像装置2Y、2M、2Gも、上述
した現像装置2Bと基本的な点で相違するところはなく
、異なるところは、その各現像ローラの表面パターンの
方向と現像ローラの軸線方向Rの成す角度が後述するよ
うに設定されている点だけである。
ところで、以上の如く構成された現像装置2Bを第1図
に示したようにレーザプリンタに用いたとき、可視像の
濃度を高めることのできる利点が得られるものの、以下
に説明する不具合が発生する恐れがある。
第4図に示した現像装置では、前述のように現像ローラ
5の誘電体11の表面に多量のトナーが付着し、導電面
12には全く、或いはほとんど付着しないか、又はその
付着量は少ない。すなわち現像ローラ5上に完全に均一
にトナーを付着させることは難しく、トナーが現像ロー
ラ表面の誘電体11と導電面12のなす表面パターンに
対応したむらをもって付着するのである。従って、導電
面12と誘電体11の表面パターンに応じて、現像ロー
ラ5の回転方向において現像能力に若干の差を生じる。
すなわち、第6図及び第10図に示したように現像ロー
ラ5の周方向における誘電体11の幅をQd、そのピッ
チをQ、、誘電体11間の間隔を42.にしたとき、こ
れらには第11図に示した如く現像能力に差を生じるの
である。誘電体11は微小面積で現像ローラ5上に位置
しているので、感光体上に原稿画像を照射して静電潜像
を形成し、これを可視像化する所謂アナログ式の複写機
では、上述の現像能力の差はほとんど問題とならない。
ところが、第1図に示したようなデジタル方式の画像形
成装置においては、第6図に示すように、現像ローラ5
の軸線方向Rと表面パターンの方向のなす角度θ8が、
感光体IBにおける前述の分布パターンのスクリーン角
θ2に近似していると、先にスクリーン角θPBw  
θPVtθ■、θPcに関連して説明したのと同様に、
モワレ現象が著しく目立ち、形成された可視像に濃度む
らが発生する。これは、現像ローラと感光体を同−周速
又はこれに近い周速度で回転させて現像を行うと特に顕
著となる。
そこで本例では、第6図に示した現像ローラ5の表面パ
ターンの方向と該ローラ5の軸線方向Rとの成す角度(
以下、パターン角と記す)θRを、第6図に鎖線で付加
して示した感光体IBにおける分布パターンのスクリー
ン角OPと異ならせ、両者の角度の差αを25°乃至3
5°、好ましくは30°、又は55°乃至65″′、好
ましくは6o6に設定した。このように差αを定めれば
、それ自体公知なように、モワレ現象による画像濃度む
らを目立たなくすることができ、可視像の画質を向上さ
せることができる。
ここで第1図に示したようなカラー画像を形成するプリ
ンターにおいては、前述のように各感光体IB、IY、
LM、ICにおけるスクリーン角θPBy θP’le
 θPに、θPcは互いに相違しているので、各感光体
におけるスクリーン角と、そのそれぞれに所属する現像
ローラのパターン角θ8の差が前述のように25″乃至
35°又は55°乃至65@となるように設定し、全て
の感光体に形成される可視像にモワレ現象による濃度む
らが発生しないようにするとよい。すなわち、各現像装
置におけるパターン角をθRBy θFIVt  θR
My θReとしたとき、その各角度が、その各現像装
置の所属する感光体の各スクリーン角θPBs  θP
vy  θ叶。
θ、Cに対して上述の角度差をなすように、各パターン
角を設定するのである。従って、各パターン角θRB、
θRVy θRMy  θRCが互いに等しくなること
もあり得る。第6図に示したパターン角θRは45″で
あるが、第12図はパターン角θ、が30°に設定され
た例を示している。
なお、現像ローラの表面に露出する導電面12と誘電体
11のなす表面パターンの形態は、アヤメ状以外にも適
宜形成でき、例えば第13図に示すように、導電面12
と誘電体11を規則的にストライプ状に平行に延ばすこ
ともできる。
また上に説明した実施例においては、現像ローラ5の表
面の誘電体11をトナー4と逆極性に帯電させたが、誘
電体11をトナーの帯電極性と同極性に帯電し、現像に
用いられるトナーを導電面12に引き付けてこれを担持
するように構成することもできる。
さらに第4図に示した例では、誘電体11を所定の極性
に帯電させる帯電手段としてトナー供給ローラ6を用い
たが、これ以外の独立した摩擦帯電部材や、コロナ放電
器や、トナー担持体に接して電荷を注入する部材など、
それ自体公知な適宜な帯電手段を用いてもよい。
また本発明は、第1図に示した形式のプリンタ以外の各
種のデジタル画像形成装置にも適用でき、例えば1つの
感光体のまわりに複数個の現像装置を配設し、感光体の
回転毎にそれぞれ静電潜像を形成して、これを各現像装
置によりそれぞれ可視像化し、該可視像をその都度転写
材に転写する形式の画像形成装置や、1つの感光体に対
して単一のレーザ装置により第1の静電潜像を形成し、
これを第1の現像装置によって可視像化し、このときこ
の可視像を転写材に転写することなく、引き続き同じ感
光体に第2の静電潜像を形成し、これを第2の現像装置
によって可視像化する工程を所定回数繰り返し、最後に
感光体上の可視像を転写材に転写する形式の画像形成装
置にも本発明を適用できる。さらに本発明は、単一色の
画像を形成する画像形成装置にも適用できるものである
〔発明の効果〕
本発明によれば、モワレ現象による濃度むらの目立たな
い所望濃度の可視像を形成できる。
【図面の簡単な説明】
第1図はレーザプリンタの概略図、第2図及び第3図は
感光体の表面を展開し、各ドツトと画素とそのスクリー
ン角を説明する図、第4図は現像装置の概略拡大断面図
、第5図は現像ローラの誘電体と、トナー粒子を模式的
に拡大して示した説明図、第6図は現像ローラの表面パ
ターンを展開して示す説明図、第7図は第6図の■−■
線拡線断大断面図8図は現像ローラ表面の近傍に形成さ
れる微小閉型界の電気力線を示した説明図、第9図は現
像ローラの斜視図であって、その表面に現われる誘電体
と導電面を拡大して模式的に示した図、第10図は現像
領域における現像の様子を示す説明図、第11図は現像
能力の相違を示す図、第12図はパターン角の他の例を
示す、第6図と同様な説明図、第13図は表面パターン
の他の形態例を示す、第6図と同様な図である。 1B、IY、LM、IC・・・感光体 2B、2Y、2M、2C・・・現像装置4B、4Y、4
M、4C・・・トナー 11・・・誘電体 12・・・導電面 代理人 弁理士 星 野 則 夫 第4図 第6図 第 1゜ 図 第11 図 榎。 jI /2 m &

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 静電潜像を光書込み素子によって感光体に形成し、該潜
    像を、トナーを収容した現像装置によって可視像化し、
    該可視像を転写材に転写して画像を得るデジタル画像形
    成装置であって、前記静電潜像の形成時に、感光体上の
    複数個のドットを1画素と定めると共に、各画素が所定
    の分布パターンをなして配列されるものとし、各画素の
    複数のドットのうち、所定個数のドットに対し、光書込
    み素子からの光を照射することによって静電潜像を形成
    するデジタル画像形成装置において、前記現像装置が、
    導電面と誘電体が規則性を有する表面パターンをなして
    混在露呈し、両者間の電位差によって微小閉電界を形成
    し、該閉電界により帯電トナーを吸引して担持し、該ト
    ナーを現像領域へ搬送するトナー担持体を有し、 前記表面パターンを平面に展開したとき、トナー担持体
    の軸線方向に対して表面パターンがなす角度をθ_R、
    感光体の軸線方向に対して前記分布パターンがなすスク
    リーン角をθ_Pとしたとき、θ_Rとθ_Pとの差が
    、25°乃至35°又は55°乃至65°に設定されて
    いることを特徴とするデジタル画像形成装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8897660B2 (en) 2011-12-16 2014-11-25 Konica Minolta Business Technologies, Inc. Image forming apparatus and method

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