JP2007183533A - 現像装置、プロセスカートリッジ、及び、画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】現像剤を構成するキャリアの表面への添加剤の埋り込みや現像剤規制部材によるキャリアの表層膜の摩耗を原因として発生する現像剤の劣化を防止すると共に、かかる現像剤の劣化に伴って発生する非磁性材料で構成される中空体へ汲み上げられる現像剤の量の低下を防止し、しかも、現像済みの現像剤が前記中空体上を連れまわることを防止して、画像劣化のない高品質な画像を得ることができる現像装置を低コストで提供する。
【解決手段】トナー濃度の薄くなった現像済みの現像剤8を前記中空体(現像スリーブ)2から前記現像剤収容槽7内に落とす剤切れ領域Rを中空体2の外表面に形成するように前記磁界発生手段(マグネットローラ)1の表面部分に剤切れ極Pを設け、そして、前記現像剤担持体4の回転方向による該剤切れ極Pの下流であって前記現像剤規制部材5と前記攪拌部材6との間に前記現像剤収容槽7内から現像剤8を汲み上げる現像剤汲上げ極N2のみを固定磁極として設けた現像装置10とする。
【選択図】図1
【解決手段】トナー濃度の薄くなった現像済みの現像剤8を前記中空体(現像スリーブ)2から前記現像剤収容槽7内に落とす剤切れ領域Rを中空体2の外表面に形成するように前記磁界発生手段(マグネットローラ)1の表面部分に剤切れ極Pを設け、そして、前記現像剤担持体4の回転方向による該剤切れ極Pの下流であって前記現像剤規制部材5と前記攪拌部材6との間に前記現像剤収容槽7内から現像剤8を汲み上げる現像剤汲上げ極N2のみを固定磁極として設けた現像装置10とする。
【選択図】図1
Description
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンター等の画像形成装置において用いられる現像装置、プロセスカートリッジ、及び、画像形成装置に関し、さらに詳しくは、非磁性円筒体からなる中空体(現像スリーブ)に担持された現像剤を像担持体と該現像スリーブとが間隙をもって対向する現像領域に搬送して、該像担持体上の静電潜像を現像してトナー像を形成する現像装置に関する。また、本発明は、かかる現像装置を有する画像形成装置及びプロセスカートリッジに関する。
従来の現像装置は、現像剤を像担持体と対向する現像領域に搬送して、像担持体上に形成された静電潜像を現像してトナー像化するための現像剤担持体を備えている。この現像剤担持体は、例えば、円筒状に形成されたスリーブ(即ち、現像スリーブ)を有していると共に、この現像スリーブ表面に現像剤の穂立ちを生じさせるように磁界を形成する磁界発生手段(例えば、マグネットローラ)を該現像スリーブ内部に有している。現像剤が穂立ちの際には、現像剤を構成するキャリアがマグネットローラで生じる磁力線に沿うように現像スリーブ上に穂立ちしており、このキャリアに対しては、帯電トナーが付着されている。マグネットローラは、複数の磁極を有しているが、それぞれの磁極を形成する磁石は、棒状など成形体に形成されていて、特に、現像スリーブ表面の現像領域部分に対応する部分には、現像剤を穂立ちさせる現像主磁極を有している。この穂立ちを起こした現像剤は、前記現像スリーブ及びマグネットローラの少なくとも一方を回転させることにより、周方向に移動させることができる。一般的には、現像剤を搬送しやすくするために、現像スリーブの表面がサンドブラストなどで適度に粗しているが、特に、カラー複写機・プリンターでは、このような粗しが主流となっている。複写機、プリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式の画像形成装置の現像剤担持体(即ち、現像スリーブ)の表面には、低速の場合を除き、溝加工、サンドブラスト加工等の荒らし加工が施されている。このような溝加工、サンドブラスト加工等の荒らし加工は、高速で回転する現像スリーブの表面で現像剤がスリップして停滞することにより生じる画像濃度の低下の発生を防止するために行われる。このような現像装置は、特許文献1に開示されている。
図10は、従来の現像装置である。図10において、200は、現像装置である。現像装置200は、現像剤208を像担持体211と対向する現像領域に搬送し、そして、該像担持体211の表面に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する現像剤担持体204を備えている。この現像剤担持体204は、円筒状に形成された現像スリーブ202と、この現像スリーブ202内に収容して該現像スリーブ202の表面に現像剤208の穂立ちを生じさせるように磁界を形成するマグネットローラ201と、を備えている。この現像剤担持体204においては、現像剤208の穂立ちの際に、現像剤208を構成する磁性キャリアがマグネットローラ201で生じる磁力線に沿うように現像スリーブ202上に穂立ちすると共に、この穂立ちした磁性キャリアに現像剤208を構成するトナーが付着する。
このような現像装置200は、前述した現像剤208を収容する現像剤収容槽207と、この現像材収容槽207内の現像剤208を攪拌するスクリュー形状の攪拌部材206と、現像剤担持体204に汲み上げられた現像剤208の量を均一にする現像剤規制部材205と、を備えている。図7に示される現像装置200においては、現像剤収容槽207と攪拌部材206をそれぞれ一対備えている。この現像装置200における現像剤208は、現像剤収容槽207内を攪拌部材206の軸方向に移動する。現像剤担持体204から離れた側の一方の現像剤収容槽207aの一端部から補給されたトナーは、一方の攪拌部材206aにより、該一方の現像剤収容槽207aの他端部まで該一方の攪拌部材206aの軸方向に沿って搬送されながら現像剤208と攪拌される。そして、現像剤208は、一方の収容槽207aの他端部から現像剤担持体204寄りの他方の現像剤収容槽207b内に移動する。現像剤担持体204寄りの他方の現像剤収容槽207bに移った現像剤208は、マグネットローラ201の磁力により現像スリーブ202の表面に汲み上げられる(即ち、現像スリーブ202の表面に付着する)。その後、現像剤208は、現像剤規制部材205にてその量が均一にされ、続いて、像担持体211と現像剤担持体204とが間隔をあけて対向する現像領域へと搬送される。現像剤208は、像担持体211上に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する。
マグネットローラ201には、複数の固定磁極、例えば、n1(現像剤搬送極),n2(現像剤汲み上げ極)、s1(現像剤搬送極),n3(現像極)及びs2(現像剤搬送極)がそれぞれ設けられている。マグネットローラ201は、矢印g方向に回転するので、現像剤208は、現像スリーブ202の表面を固定磁極n1,n2、s1,n3及びs2の順に移行する。このマグネットローラ201においては、固定磁極n1(現像剤搬送極)及び固定磁極n2(現像剤汲み上げ極)を同極のN極性とし、そして、固定磁極n1と固定磁極n2との間にN極性の磁極pを設けると、トナー濃度の薄くなった現像済みの現像剤208は、固定磁極n1と固定磁極n2との反発力に加えて磁極p(図1に示される磁極Pに対応する。)の反発力によって、現像剤収容槽207bの中に落とされる。本明細書では、このような磁極p(P)を「剤切れ極」とよび、そして、磁極p(P)の反発力によって現像済みの現像剤208が現像剤収容槽207bの中に落とされる領域r(図1に示される領域Rに対応する。)を「剤切れ領域」とよぶ。このように現像剤収容槽207bの中に落とされた(即ち、剤切れされた)トナー濃度の薄くなった現像済みの現像剤208は、現像剤攪拌槽207bにおいて、現像剤攪拌槽207aから送られてきたトナー濃度の濃い新しい現像剤と共に攪拌した後、固定磁極n2(現像剤汲み上げ極)にトナー濃度の濃くなった現像剤208を引きつけ(即ち、汲み上げ)、次に、固定磁極s1(現像剤搬送極)に移行される。この固定磁極s1に移行されたトナー濃度の濃くなった現像剤208は、現像剤規制部材205で一定量にして固定磁極n3(現像極)に移行される。
このような現像装置200においては、現像剤担持体204の回転方向による剤切れ極pの下流であって現像剤規制部材205と前記攪拌部材206との間に現像剤収容槽207内から現像剤を汲み上げる現像剤汲上げ極n2及び現像剤搬送極s1を順次前記固定磁極として設けられているので、攪拌部材206と現像剤規制部材205との間に磁極の変極点が存在することとなる。このような磁極の変極点付近では、磁気力が強くなるので、現像剤208が現像スリーブ202に強くひきつけられ、そのために、現像剤208の量が多くなり過ぎ、現像スリーブ202によって搬送されない現像剤208がたまって、「現像剤だまり」が形成されることとなる。それ故、現像に使用される現像剤の量は、現像剤投入量より少なくなって、長期間使用する場合には、現像剤208の使用頻度が多くなるので、現像剤208が劣化しやすいという問題があった。
また、キャリア及びトナーで構成される現像剤208は、長期間使用した際にキャリア表面への添加剤の埋り込みやキャリアの表層膜の磨耗等により、その粉体特性が変化するので、現像スリーブ202に汲み上げられる量が変化しやすい。特に、現像剤規制部材205との摩擦によるキャリア表層膜の磨耗量は、現像剤汲上げ極n2及び現像剤搬送極s1による現像剤担持体204の磁場の分布によって影響を受けるので、現像スリーブ202に汲み上げられる現像剤208の量の低下が起こりやすく、そのために、像担持体211の表面に形成される画像が経時で劣化するという問題があった。
また、現像スリーブ202に切削加工又は研削加工を施して振れ精度を高めた後、粗さ20μ程度のサンドブラスト加工を施して、その表面にピッチの細かい凹凸形状を形成したものでは、現像剤208が現像スリーブ202上の凹凸の上に乗っているような状況になるので、キャリアが現像スリーブ202上を滑りやすくなる。また、現像スリーブ202の表面にピッチの細かい凹凸形状を形成したものでは、現像剤208によって形成される一つ一つの穂がマグネットローラ201からの磁界により磁気モーメントを持つこととなるので、同方向の磁気モーメントが隣り合った状況になると、穂同士が反発して一定距離を保とうとすることとなり、そのために、細く長い穂が形成されることになる。しかも、現像スリーブ202の表面に形成された細かい凹凸は、長期間使用した場合に磨耗しやすいので、現像剤208の汲み上げ量低下が発生する。したがって、従来の現像スリーブ202に切削加工又は研削加工を施して振れ精度を高めた後、粗さ10μ程度のサンドブラスト加工を施して、その表面にピッチの細かい凹凸形状を形成したものでは、経時での現像剤搬送性能が低下してしまうので、前述の現像剤208の変化と相まって、長期間にわたって高画質を維持することが困難になるという問題があった。
また、溝形状の粗面を有する現像スリーブ202においては、経時での現像剤208の汲み上げ量が低下するという問題は小さいものの、現像スリーブ202の表面に溝形状の粗面を形成するために溝加工を施す際にストレスにより振れが悪化してしまうので、サンドブラスト品に比べ高い振れ精度を得ることが難しいという問題があった。現像スリーブ202の表面に溝加工を施した後に、切削加工又は研削加工を施すことも考えられるが、それらの加工時に形成された溝部にバリが発生するので、連続使用時にバリの離脱による画像欠陥を起こしてしまったり、現像剤208の搬送性能を低下させてしまうという問題点もあった。
また、高精度で高耐久の現像剤担持体を得るために、現像スリーブの表面に多角形の形状を有する稜線突出部を多数形成すると共に、該稜線突出部以外の部分に微細な凹凸を形成したり、現像スリーブの表面に導電性樹脂層、金属処理層等の被膜を設けて微細な凹凸を形成する技術(特許文献2を参照。)が提案されているが、このような技術においては、現像剤担持体を連続して使用すると、現像スリーブの表面に形成された微細な凹凸にトナーが固着するので、現像能力の低下等の不具合が生じてしまうという問題や加工工程が煩雑になってしまう等の問題があった。
さらに、現像済みの現像剤が現像剤収容層に収容されるには、現像スリーブの回転による遠心力と重力と固定磁極n1−n2による反発力とが必要であるが、この反発力が弱いか又はない場合には、現像済み現像剤が現像剤収容層に収容されることなく現像スリーブ上を搬送され続けて(連れまわり)トナーが現像スリーブ上に補填されなくなるので、画像にもやのようなムラが発生するという問題があった。
特開平11−162731号公報
特開平8−160736号公報
本発明は、かかる問題を解決することを目的としている。
即ち、本発明は、(1)現像剤を構成するキャリアの表面への添加剤の埋り込みや現像剤規制部材によるキャリアの表層膜の摩耗を原因として発生する現像剤の劣化を防止すると共に、かかる現像剤の劣化に伴って発生する非磁性材料で構成される中空体へ汲み上げられる現像剤の量の低下を防止し、しかも、現像済みの現像剤が前記中空体上を連れまわることを防止して、画像劣化のない高品質な画像を得ることができる現像装置を低コストで提供することを第1の目的とし、(2)この現像装置を有するプロセスカートリッジを低コストで提供することを第2の目的とし、そして、(3)このプロセスカートリッジを有する画像形成装置を低コストで提供することを第3の目的としている。
請求項1に記載された発明は、上記目的を達成するために、(a)複数の固定磁極を表面部分に有する円筒状又は円柱状の磁界発生手段と、該磁界発生手段の軸と同軸上に内包する形で配置された回転可能な非磁性材料で構成される中空体と、とからなる現像剤担持体と、(b)前記現像剤担持体に担持されて、該現像剤担持体に対向するように設けられた像担持体に搬送される、現像剤の量を規制する現像剤規制部材と、(c)前記現像剤担持体の回転方向による前記現像剤規制部材の上流側に設けて、現像剤収容槽内に収容された現像剤を前記中空体の軸方向に搬送する、スクリュー状に形成された攪拌部材と、を少なくとも有する現像装置において、
トナー濃度の薄くなった現像済みの現像剤を前記中空体から前記現像剤収容槽内に落とす剤切れ領域を前記中空体の外表面に形成するように前記磁界発生手段の表面部分に剤切れ極を設け、そして、前記現像剤担持体の回転方向による該剤切れ極の下流であって前記現像剤規制部材と前記攪拌部材との間に前記現像剤収容槽内から現像剤を汲み上げる現像剤汲上げ極のみを前記固定磁極として設けたことを特徴とする現像装置である。
トナー濃度の薄くなった現像済みの現像剤を前記中空体から前記現像剤収容槽内に落とす剤切れ領域を前記中空体の外表面に形成するように前記磁界発生手段の表面部分に剤切れ極を設け、そして、前記現像剤担持体の回転方向による該剤切れ極の下流であって前記現像剤規制部材と前記攪拌部材との間に前記現像剤収容槽内から現像剤を汲み上げる現像剤汲上げ極のみを前記固定磁極として設けたことを特徴とする現像装置である。
請求項2に記載された発明は、請求項1に記載された発明において、前記剤切れ極が、前記固定磁極(現像剤汲上げ極)と、これに隣接する上流側に設けた現像剤搬送極であって前記固定磁極(現像剤汲上げ極)と協働して前記剤切れ領域を形成する現像剤搬送極と、を同極にすることによって形成される、前記固定磁極(現像剤汲上げ極)及び前記固定磁極(現像剤搬送極)とは異極となる磁極であることを特徴とするものである。
請求項3に記載された発明は、請求項1に記載された発明において、前記剤切れ極が、前記固定磁極(現像剤汲上げ極)と、これに隣接する上流側に設けた現像剤搬送極であって前記固定磁極(現像剤汲上げ極)と協働して前記剤切れ領域を形成する固定磁極(現像剤搬送極)と、が同極になるように設けられていると共に、これらの磁極の間に、前記固定磁極(現像剤汲上げ極)及び前記固定磁極(現像剤搬送極)とは同極又は異極となる磁極が、前記剤切れ極として設けられていることを特徴とするものである。
請求項4に記載された発明は、請求項1〜3のいずれか1項に記載された発明において、前記現像済みの現像剤を前記現像剤収容槽まで搬送する現像剤搬送極が、前記磁界発生手段の固定磁極として、現像極から現像剤汲上げ極に至る間に少なくとも1つ設けられていると共に、前記剤切れ領域が、少なくとも1つの現像剤搬送極のうち最も前記現像剤汲上げ極寄りの現像剤搬送極から前記現像剤汲み上げ極に至る間に設けられていることを特徴とするものである。
請求項5に記載された発明は、請求項1〜4のいずれか1項に記載された発明において、前記剤切れ極の上流側に隣極する固定磁極(現像剤搬送極)並びに前記剤切れ極の下流側に隣極する前記固定磁極(現像剤汲み上げ極)が、前記剤切れ領域の両端から前記剤切れ極の両隣の固定磁極(現像剤搬送極)及び固定磁極(現像剤汲み上げ極)にかけての磁束密度の立ち上がりの変化が急激に大きくなるように、設けられていることを特徴とするものである。
請求項6に記載された発明は、請求項1〜5のいずれか1項に記載された発明において、前記剤切れ極の両隣の固定磁極から前記剤切れ極かけての領域における磁束密度が10mT以下となる領域の幅が、75度以上であることを特徴とするものである。
請求項7に記載された発明は、請求項1〜6のいずれか1項に記載された発明において、前記剤切れ極の上流側に隣接する現像剤搬送極の位置が、水平方向に対して30度から35度上流側に位置していることを特徴とするものである。
請求項8に記載された発明は、請求項1〜7のいずれか1項に記載された発明において、前記剤切れ極の上流側に隣接する現像剤搬送極の磁束密度が、35mT以下であることを特徴とするものである。
請求項9に記載された発明は、請求項1〜8のいずれか1項に記載された発明において、前記剤切れ領域における前記中空体の法線方向の磁気力の向きが、前記現像済みの現像剤を該前記空体の外表面から引き離す向きに選定されていることを特徴とするものである。
請求項10に記載された発明は、請求項1〜9のいずれか1項に記載された発明において、前記剤切れ領域における剤切れ開始部から現像剤規制部材部までの磁気力和が、60〜100μNであることを特徴とするものである。
請求項11に記載された発明は、請求項1〜10のいずれか1項に記載された発明において、前記中空体が、その表面にランダムな楕円形状の打痕を多数有していることを特徴とするものである。
請求項12に記載された発明は、請求項1〜11のいずれか1項に記載された発明において、前記現像剤を構成する磁性キャリアの粒径が、20〜50μmであることを特徴とするものである。
請求項13に記載された発明は、請求項12に記載された発明において、前記磁性キャリアが、磁性体で構成される芯材とその表面を被覆した樹脂膜とを有し、そして、該樹脂膜が、アクリル系樹脂とメラミン樹脂とを架橋させて得た樹脂成分及び帯電調整剤を含有していることを特徴とするものである。
請求項14に記載された発明は、現像剤担持体、現像剤供給部材、及び、現像剤規制部材を少なくとも有する現像装置、並びに、像担持体及び帯電ローラを有するプロセスカートリッジにおいて、該現像装置として、請求項1〜13のいずれか1項に記載の現像装置を有することを特徴とするプロセスカートリッジである。
請求項15に記載された発明は、プロセスカートリッジ、光書き込み手段、転写部材、及び、定着装置を少なくとも有する画像形成装置において、プロセスカートリッジとして、請求項14に記載のプロセスカートリッジを有することを特徴とする画像形成装置である。
請求項1に記載された発明によれば、トナー濃度の薄くなった現像済みの現像剤を前記中空体から前記現像剤収容槽内に落とす剤切れ領域を前記中空体の外表面に形成するように前記磁界発生手段の表面部分に剤切れ極を設け、そして、前記現像剤担持体の回転方向による該剤切れ極の下流であって前記現像剤規制部材と前記攪拌部材との間に前記現像剤収容槽内から現像剤を汲み上げる現像剤汲上げ極のみを固定磁極として設けたので、現像剤を前記中空体に引き付けすぎないようにして現像剤をスムーズに循環させることができ、そのために、現像剤を構成するキャリアの表面への添加剤の埋り込みや現像剤規制部材によるキャリアの表層膜の摩耗を原因として発生する現像剤の劣化を防止すると共に、かかる現像剤の劣化に伴って発生する前記中空体へ汲み上げられる現像剤の量の低下を防止し、しかも、現像済みの現像剤が前記中空体上を連れまわることを防止して、画像ムラのない高品質な画像を得ることができる現像装置を低コストで提供することができる。
請求項2に記載された発明によれば、前記剤切れ極が、前記固定磁極(現像剤汲上げ極)と、これに隣接する上流側に設けた現像剤搬送極であって前記固定磁極(現像剤汲上げ極)と協働して前記剤切れ領域を形成する固定磁極(現像剤搬送極)と、を同極にすることによって形成される、前記固定磁極(現像剤汲上げ極)及び前記固定磁極(現像剤搬送極)とは異極となる磁極であるので、中空体の外表面上に剤切れ領域を確実に形成することができる。
請求項3に記載された発明によれば、前記剤切れ極が、前記固定磁極(現像剤汲上げ極)と、これに隣接する上流側に設けた現像剤搬送極であって前記固定磁極(現像剤汲上げ極)と協働して前記剤切れ領域を形成する固定磁極(現像剤搬送極)と、が同極になるように設けられていると共に、これらの磁極の間に、前記固定磁極(現像剤汲上げ極)及び前記固定磁極(現像剤搬送極)とは同極又は異極となる磁極が、前記剤切れ極として設けられているので、中空体の外表面上に剤切れ領域を確実に形成することができる。
請求項4に記載された発明によれば、前記現像済みの現像剤を前記現像剤収容槽まで搬送する現像剤搬送極が、前記磁界発生手段の固定磁極として、現像極から現像剤汲上げ極に至る間に少なくとも1つ設けられていると共に、前記剤切れ領域が、少なくとも1つの現像剤搬送極のうち最も前記現像剤汲上げ極寄りの現像剤搬送極から前記現像剤汲み上げ極に至る間に設けられているので、現像済みの現像剤を現像磁極から前記剤切れ領域まで確実に搬送できる。また、前記剤切れ領域を、現像剤汲上げ極と現像剤搬送極とで形成するので、前記剤切れ領域を形成するための専用の磁極を設ける必要がなく、そのために、磁界発生手段などの小型化を図ることができる。
請求項5に記載された発明によれば、前記剤切れ極の上流側に隣極する固定磁極(現像剤搬送極)並びに前記剤切れ極の下流側に隣極する前記固定磁極(現像剤汲み上げ極)が、前記剤切れ領域の両端から前記剤切れ極の両隣の固定磁極(現像剤搬送極)及び固定磁極(現像剤汲み上げ極)にかけての磁束密度の立ち上がりの変化が急激に大きくなるように、設けられているので、現像剤が現像剤担持体から離れやすくなる剤切れ領域を広く取ることができ、そのために、現像剤が現像剤収容層内に落ちやすくなり、よって、さらに画像ムラのない高品質な画像を得ることができる現像装置を低コストで提供することができる。
請求項6に記載された発明によれば、前記剤切れ極の両隣の固定磁極から前記剤切れ極かけての領域における磁束密度が10mT以下となる領域の幅が、75度以上であるので、現像剤が現像剤担持体から離れやすくなり、そのために、現像済みの現像剤が前記中空体(現像スリーブ)上を連れまわることがなくなり、よって、画像ムラの生じることのない安定した良好な画像を得ることができる。
請求項7に記載された発明によれば、前記剤切れ極の上流側に隣接する現像剤搬送極の位置が、水平方向に対して30度から35度上流側に位置しているので、現像済みの現像剤に剤切れ極の両隣の固定磁極による反発力と重力、遠心力が有効に働き、そのために、現像済みの現像剤が前記中空体(現像スリーブ)上を連れまわることがなくなり、よって、画像ムラの生じることのない安定した良好な画像を得ることができる。
請求項8に記載された発明によれば、前記剤切れ極の上流側に隣接する現像剤搬送極の磁束密度が35mT以下であるので、現像剤担持体の回転方向に向かう磁気力が比較的弱く、そのために、現像剤担持体上に連れまわる現像剤がなくなり、よって、画像ムラの生じることのない安定した良好な画像を得ることができる。
請求項9に記載された発明によれば、前記剤切れ領域における前記中空体(現像スリーブ)の法線方向の磁気力の向きが、前記現像済みの現像剤を前記中空体(現像スリーブ)の外表面から引き離す向きに選定されているので、現像剤の連れまわりが発生せず、そのために、ムラのない高画質な画像を得ることができる現像装置を提供することができる。
請求項10に記載された発明によれば、前記剤切れ領域における剤切れ開始部から現像剤規制部材部までの磁気力和が、60〜100μNであるので、現像剤攪拌部材のピッチのムラや現像剤の劣化を防止することができ、そのために、高画質な画像を得ることができる現像装置を提供することができる。
請求項11に記載された発明によれば、前記中空体が、その表面にランダムな楕円形状の打痕を多数有しているので、その表面にピッチの粗い凹凸を有するものとなり、そのために、現像剤の滑りにくい一つ一つの凹みを根とした太い穂立ちが形成されると共に、該凹みも磨耗しにくいものとなり、よって、長期にわたって画像ムラの生じることのない安定した良好な画像を得ることができる。
請求項12に記載された発明によれば、前記現像剤を構成する磁性キャリアの粒径が、20〜50μmであるので、経時的に安定した粒状性に優れた画像を得ることができる。
請求項13に記載された発明によれば、前記磁性キャリアが、磁性体で構成される芯材とその表面を被覆した樹脂膜とを有し、そして、該樹脂膜が、アクリル系樹脂とメラミン樹脂とを架橋させて得た樹脂成分及び帯電調整剤を含有しているので、該キャリアの表面がいっそう耐磨耗性に優れたものとなり、そのために、さらに経時的に安定した粒状性に優れた画像を提供することができる。
請求項14に記載された発明によれば、現像剤担持体、現像剤供給部材、及び、現像剤規制部材を少なくとも有する現像装置、並びに、像担持体及び帯電ローラを有するプロセスカートリッジにおいて、該現像装置として、請求項1〜9のいずれか1項に記載の現像装置を有しているので、小型で粒状度に優れ、しかも、画像ムラの無い優れた画像を得ることができるプロセスカートリッジを低コストで提供することができる。
請求項15に記載された発明によれば、プロセスカートリッジ、光書き込み手段、転写部材、及び、定着装置を少なくとも有する画像形成装置において、プロセスカートリッジとして、請求項9に記載のプロセスカートリッジを有しているので、小型で粒状度に優れ、しかも、画像ムラの無い優れた画像を得ることができる画像形成装置を低コストで提供することができる。
図1は、本発明の一実施形態を示す現像装置の説明図である。図2は、本発明の実施例1及び比較例1における中空体(現像スリーブ)の法線方向おける磁極分布と磁気力分布との関係を示すグラフである。図3は、図2におけるN1からN2にかけての部分拡大図である。図4は、本発明の実施例1及び比較例1における中空体(現像スリーブ)の表面にかかる磁気力の説明図である。図5は、本発明の一実施形態を示す中空体(現像スリーブ)の法線方向おける磁極分布と磁気力分布との関係を示すグラフである。図6は、図5における磁極分布と磁気力分布の剤切れ極部分を拡大したグラフである。図7は、本発明の一実施形態を示す磁性キャリアの模式図である。図8は、本発明の一実施形態を示すプロセスカートリッジの模式図である。図9は、本発明の一実施形態を示す画像形成装置の模式図である。
図1に示されているように、本発明の現像装置10は、(a)複数の固定磁極を表面部分に有する円筒状又は円柱状の磁界発生手段(マグネットローラ)1と、該磁界発生手段1の軸と同軸上に内包する形で配置された回転可能な非磁性材料で構成される中空体(現像スリーブ)2と、とからなる現像剤担持体4と、(b)前記現像剤担持体4に担持されて、該現像剤担持体4に対向するように設けられた像担持体11に搬送される、現像剤8の量を規制する現像剤規制部材5と、(c)前記現像剤担持体4の回転方向による前記現像剤規制部材5の上流側に設けて、現像剤収容槽7内に収容された現像剤8を前記中空体(現像スリーブ)2の軸方向に搬送する、スクリュー状に形成された攪拌部材6と、を少なくとも有している。そして、この現像装置10には、トナー濃度の薄くなった現像済みの現像剤8を前記中空体(現像スリーブ)2から前記現像剤収容槽7内に落とす剤切れ領域Rを中空体(現像スリーブ)2の外表面に形成するように前記磁界発生手段1の表面部分に剤切れ極Pを設け、そして、前記現像剤担持体4の回転方向による該剤切れ極Pの下流であって前記現像剤規制部材5と前記攪拌部材6との間に前記現像剤収容槽7内から現像剤8を汲み上げる現像剤汲上げ極N2のみを固定磁極として設けている。図1において、3は、芯軸である。
本発明における磁界発生手段(マグネットローラ)1には、複数の固定磁極、例えば、固定磁極(現像剤搬送極)N1,固定磁極(現像剤汲み上げ極)N2、固定磁極(現像極)S1、固定磁極(現像剤搬送極)N3及びS2固定磁極(現像剤搬送極)がそれぞれ設けられている。磁界発生手段1は、矢印G方向に回転するので、現像剤8は、中空体(現像スリーブ)2の表面を固定磁極N1,N2、S1,N3及びS2の順に移行する。この磁界発生手段1においては、固定磁極N1及び固定磁極N2を同極のN極性とし、そして、固定磁極N1と固定磁極N2との間にN極性の剤切れ極Pを設けると、トナー濃度の薄くなった現像済みの現像剤8は、固定磁極N1と固定磁極N2との反発力に加えて剤切れ極Pの反発力によって、現像剤収容槽7の中に落とされる。このように現像剤収容槽7の中に落とされた(即ち、剤切れされた)トナー濃度の薄くなった現像済みの現像剤8は、現像剤収容槽7において、現像剤収容槽7から送られてきたトナー濃度の濃い新しい現像剤と共に攪拌され、そして、このトナー濃度の濃くなった現像剤8は、固定磁極N2に引きつけられる(即ち、汲み上げられる)。次に、この固定磁極N2に汲み上げられたトナー濃度の濃くなった現像剤8は、規制部材5で一定量にされて、固定磁極S1に移行される。
本実施の形態においては、中空体(現像スリーブ)2が固定されていて、マグネットローラ(磁界発生手段)1が矢印G方向に回転するようになっているものについて説明したが、磁界発生手段1が固定されていて、中空体(現像スリーブ)2が矢印G方向に回転するようになっているものであってもかまわない。
このように、トナー濃度の薄くなった現像済みの現像剤8を前記中空体(現像スリーブ)2から前記現像剤収容槽7内に落とす剤切れ領域Rを中空体(現像スリーブ)2の外表面に形成するように前記磁界発生手段(マグネットローラ)1の表面部分に剤切れ極Pを設け、そして、前記現像剤担持体4の回転方向による該剤切れ極Pの下流であって前記現像剤規制部材5と前記攪拌部材6との間に前記現像剤収容槽7内から現像剤8を汲み上げる現像剤汲上げ極のみを前記固定磁極N2として設けると、攪拌部材6と現像剤規制部材5との間に磁極の変極点がないので、前述した従来の現像装置200における攪拌部材206と現像剤規制部材205との間に形成されるような中空体(現像スリーブ)202によって搬送されない現像剤208による「現像剤だまり」(図10を参照。)が形成されることはない。それ故、本発明によれば、現像剤8を中空体(現像スリーブ)2に引き付けすぎないようにして現像剤8をスムーズに循環させることができるので、現像剤8を構成するキャリアの表面への添加剤の埋り込みや現像剤規制部材5によるキャリアの表層膜の摩耗を原因として発生する現像剤8の劣化を防止すると共に、かかる現像剤8の劣化に伴って発生する前記中空体(現像スリーブ)2へ汲み上げられる現像剤8の量の低下を防止し、しかも、現像済みの現像剤が前記中空体(現像スリーブ)2上を連れまわることを防止して、画像ムラのない高品質な画像を得ることができる現像装置10を低コストで提供することができる。
本発明においては、前記剤切れ極Pは、前記固定磁極(現像剤汲上げ極)N2と、これに隣接する上流側に設けた現像剤搬送極であって前記固定磁極(現像剤汲上げ極)N2と協働して前記剤切れ領域Rを形成する固定磁極(現像剤搬送極)N1と、を同極にすることによって形成される、前記固定磁極(現像剤汲上げ極)N2及び前記固定磁極(現像剤搬送極)N1とは異極となる磁極である。このように、前記剤切れ極Pが、前記固定磁極(現像剤汲上げ極)N2と、これに隣接する上流側に設けた現像剤搬送極であって前記固定磁極(現像剤汲上げ極)N2と協働して前記剤切れ領域Rを形成する前記固定磁極(現像剤搬送極)N1と、を同極にすることによって形成される、前記固定磁極(現像剤汲上げ極)N2及び前記固定磁極(現像剤搬送極)N1とは異極となる磁極であると、中空体(現像スリーブ)2の外表面上に剤切れ領域Rを確実に形成することができる。
また、本発明においては、前記剤切れ極Pが、前記固定磁極(現像剤汲上げ極)N2と、これに隣接する上流側に設けた現像剤搬送極であって前記固定磁極(現像剤汲上げ極)N2と協働して前記剤切れ領域Rを形成する前記固定磁極(現像剤搬送極)N1と、が同極になるように設けられていると共に、これらの磁極の間に、前記固定磁極(現像剤汲上げ極)N2及び前記固定磁極(現像剤搬送極)N1とは同極又は異極となる磁極が、前記剤切れ極Pとして設けられている。このように、前記剤切れ極Pが、前記固定磁極(現像剤汲上げ極)N2と、これに隣接する上流側に設けた現像剤搬送極であって前記固定磁極(現像剤汲上げ極)N2と協働して前記剤切れ領域Rを形成する前記固定磁極(現像剤搬送極)N1と、が同極になるように設けられていると共に、これらの磁極の間に、前記固定磁極(現像剤汲上げ極)N2及び前記固定磁極(現像剤搬送極)N1とは同極又は異極となる磁極が、前記剤切れ極Pとして設けられていると、中空体(現像スリーブ)2の外表面上に剤切れ領域Rを確実に形成することができる。
本発明においては、前記現像済みの現像剤8を前記現像剤収容槽7まで搬送する現像剤搬送極は、前記磁界発生手段(マグネットローラ)1の固定磁極として、前記現像磁極S1から前記現像剤汲上げ極N2に至る間に少なくとも1つ設けられていると共に、前記剤切れ領域Rが、少なくとも1つの現像剤搬送極のうち最も前記現像剤汲上げ極N2寄りの現像剤搬送極N1から前記現像剤汲み上げ極N2に至る間に設けられている。このように、前記現像済みの現像剤8を前記現像剤収容槽7まで搬送する現像剤搬送極が、前記磁界発生手段(マグネットローラ)1の固定磁極として、前記現像磁極S1から前記現像剤汲上げ極N2に至る間に少なくとも1つ設けられていると共に、前記剤切れ領域Rが、少なくとも1つの現像剤搬送極のうち最も前記現像剤汲上げ極N2寄りの現像剤搬送極N1から前記現像剤汲み上げ極N2に至る間に設けられていると、現像済みの現像剤8を現像磁極S1から前記剤切れ領域Rまで確実に搬送できる。また、前記剤切れ領域Rを、現像剤汲上げ極N2と現像剤搬送極N1とで形成するので、前記剤切れ領域Rを形成するための専用の磁極を設ける必要がなく、そのために、マグネットローラ(磁界発生手段)1などの小型化を図ることができる。
前記トナー濃度の薄くなった現像済みの現像剤8を前記中空体(現像スリーブ)2から前記現像剤収容槽7内に落とす剤切れ領域Rを中空体(現像スリーブ)2の外表面に形成するべく、前記磁界発生手段(マグネットローラ)1の表面部分に剤切れ極Pを設ける場合には、剤切れ極Pは、他磁極に比べ磁束密度が低い、例えば、10mT以下である領域をある程度の幅で設ける必要がある。例えば、固定磁極(現像剤搬送極)N1、剤切れ極P、固定磁極(現像剤汲み上げ極)N2を同極性として設け、そして、剤切れ極Pの磁束密度を低くある程度の幅で設けると、剤切れ極Pの領域での磁気力が、固定磁極N1と固定磁極N2の反発力によって中空体(現像スリーブ)2の表面から離れる方向に働くので、現像済みの現像剤が中空体(現像スリーブ)2の表面から現像剤収容層7に落ちる。このとき、固定磁極N1から剤切れ極Pへの変極部の磁束密度の変化(例えば、幅1°での磁束密度の変化)が緩やかであると、剤切れ領域Pの磁束密度が低い領域、即ち、剤切れ領域Rが狭くなるので、現像剤8が中空体(現像スリーブ)の表面を連れまわりやすくなる。同様に、剤切れ極Pから固定磁極N2への変極部の磁束密度の変化が緩やかである場合も剤切れ領域Pの磁束密度が低い領域、即ち、剤切れ領域Rが狭くなる。現像済みの現像剤8が現像スリーブ2上を連れまわり現像剤収容層7に収容されない場合、連れまわる現像剤にはトナーが補填されないため画像にムラが生じる。
しかしながら、本発明においては、図2,3に示されているように、前記剤切れ極Pの上流側に隣極する固定磁極(現像剤搬送極)N1並びに前記剤切れ極Pの下流側に隣極する固定磁極(現像剤汲み上げ極)N2が、前記剤切れ領域Rの両端から前記剤切れ極Pの両隣の固定磁極(現像剤搬送極)N1及び固定磁極(現像剤汲み上げ極)N2にかけての磁束密度の立ち上がりの変化が急激に大きくなるように、設けられている。前記剤切れ極Pの上流側に隣極する固定磁極(現像剤搬送極)N1並びに前記剤切れ極Pの下流側に隣極する固定磁極(現像剤汲み上げ極)N2が、前記剤切れ領域Rの両端から前記剤切れ極Pの両隣の固定磁極(現像剤搬送極)N1及び固定磁極(現像剤汲み上げ極)N2にかけての磁束密度の立ち上がりの変化が急激に大きくなるようにするには、1)マグネットローラ1を磁化(着磁)する際に、固定磁極(現像剤搬送極)N1、剤切れ極P、及び、固定磁極(現像剤汲み上げ極)N2の周りの磁界を制御すること、2)固定磁極(現像剤搬送極)N1、剤切れ極P、及び、固定磁極(現像剤汲み上げ極)N2としてマグネットピースを芯軸に貼り付ける位置を調節すること、3)固定磁極(現像剤搬送極)N1及び固定磁極(現像剤汲み上げ極)N2にかけての磁束密度の立ち上がりの部分を緩やかに磁化させて磁束密度の変化が急激になるように部分的に減磁すること、等の手段があるが、本発明の目的に反しない限りこれら以外の手段であってもかまわない。
このように、剤切れ極Pから両隣の固定磁極N1,N2にかけての磁束密度の立ち上がりの変化が、急激に大きくなるように、設けられていると、中空体(現像スリーブ)2の表面から離れる方向に働く磁気力の範囲が広くなるので、現像剤が連れまわらなくなり、そのために、画像ムラのない高品質な画像を得ることができる現像装置10を低コストで提供することができる。
本発明においては、前記剤切れ極の両隣の固定磁極N1,N2から前記剤切れ極Pかけての領域における磁束密度が10mT以下となる領域の幅は、図3に示されているように、好ましくは、75度以上である。前記剤切れ極の両隣の固定磁極N1,N2から前記剤切れ極Pかけての領域における磁束密度が10mT以下となる領域の幅が75度未満であると、現像剤が離れる領域が狭くなるので、現像剤が連れまわりやすくなり、また、固定磁極N1から剤切れ極Pにかけていったんはなれかけた現像剤でも固定磁極N2の磁力に引き付けられやすくなるので、現像剤は連れまわりやすくなる。したがって、本発明のように、前記剤切れ極Pの両隣の固定磁極N1,N2から前記剤切れ極Pかけての領域における磁束密度が10mT以下となる領域の幅が、75度以上であると、現像剤8が現像剤担持体4から離れやすくなり、そのために、現像済みの現像剤8が前記中空体(現像スリーブ)上を連れまわることがなくなり、よって、画像ムラの生じることのない安定した良好な画像を得ることができる。
現像済みの現像剤8は、固定磁極N1とN2からなる反発力並びに重力及び遠心力の作用によって現像剤収容層7に落ちるが、固定磁極N1の位置が固定磁極N2に近すぎると剤切れ領域Rが狭くなるので、現像剤8は、連れまわりやすくなり、また、固定磁極N1の位置がN2と遠すなりぎると反発力が弱まるので、現像剤8は、現像スリーブ2表面から離れにくくなる。さらに、固定磁極N1が水平より上流側に寄り過ぎると、固定磁極N1から剤切れ極Pでいったん離れた現像剤8が重力によって現像スリーブ2に引きつけられやすくなり、トナーを補填しないまま中空体(現像スリーブ)上に残るので、画像にはムラが生じる。
しかしながら、本発明においては、前記剤切れ極Pの上流側に隣接する現像剤搬送極N1の位置は、図3に示されているように、好ましくは、水平方向に対して30度から35度上流側に位置している。前記剤切れ極Pの上流側に隣接する現像剤搬送極N1の位置が水平方向に対して30度未満で上流側に位置していると、重力方向に働く遠心力が強くなるので、現像剤が離れかけたとしても固定N2の磁力にひきつけられやすくなり、現像剤が連れまわりやすくなる。したがって、本発明のように、前記剤切れ極Pの上流側に隣接する現像剤搬送極N1の位置が、水平方向に対して30度から35度上流側に位置していると、現像済みの現像剤8に剤切れ極Pの両隣の固定磁極N1,N2による反発力と重力、遠心力が有効に働き、そのために、現像済みの現像剤8が前記中空体(現像スリーブ)2から遠い方向に離れやすくなり、いったん離れた現像剤8が現像スリーブ2にひきつけられることがなって、前記中空体(現像スリーブ)2上を連れまわることがなくなり、よって、画像ムラの生じることのない安定した良好な画像を得ることができる。
また、現像剤8の剤切れは固定磁極N1と固定磁極N2の反発力によるものであるので、固定磁極N1及び固定磁極N2の磁束密度は、高い方が反発力は大きく剤は離れやすくなるが、固定磁極N1の磁束密度が高すぎる場合、固定磁極N1から剤切れ極Pにかけての現像スリーブ表面の回転方向の磁気力も大きくなり、その結果として、現像剤は、現像スリーブ表面上をそのまま移動しやすくなる。しかしながら、本発明においては、前記剤切れ極Pの上流側に隣接する現像剤搬送極N1の磁束密度は、図3に示されているように、好ましくは、35mT以下である。前記剤切れ極Pの上流側に隣接する現像剤搬送極N1の磁束密度が35mTを超えると、固定磁極N1から剤切れ極Pにかけての現像スリーブ表面の回転方向の磁気力が大きくなり、現像剤は現像スリーブ2上をそのまま移動して連れまわりしやすくなる。したがって、本発明のように、前記剤切れ極Pの上流側に隣接する現像剤搬送極N1の磁束密度が35mT以下であると、現像剤担持体4の回転方向に向かう磁気力が比較的弱く、そのために、現像剤担持体4上に連れまわる現像剤8がなくなって、現像剤収容層7に収容されることとなり、よって、画像ムラの生じることのない安定した良好な画像を得ることができる。
図5,6に示されているように、本発明においては、前記剤切れ領域Rにおける前記中空体(現像スリーブ)2の法線方向の磁気力の向きは、前記現像済みの現像剤8を前記中空体(現像スリーブ)2の外表面から引き離す向きに選定されている。このように、前記剤切れ領域Rにおける前記中空体(現像スリーブ)2の法線方向の磁気力の向きが、前記現像済みの現像剤8を前記中空体(現像スリーブ)2の外表面から引き離す向きに選定されていると、現像剤8の連れまわりが発生せず、そのために、ムラのない高画質な画像を得ることができる現像装置10を提供することができる。
本発明の現像装置における現像剤担持体では、現像剤は、攪拌部材部で中空体(現像スリーブ)に引き付けられて搬送されるので、この部分の磁気力を制御することは重要である。磁気力が弱すぎる場合には、引き付けられる現像剤量が少ないので、画像は薄くなり、攪拌部材ピッチのムラが発生する。逆に、磁気力が強すぎる場合には、引き付けられる現像剤量が多くなるので、現像剤がスムーズに循環しなくなり、現像剤は劣化しやすくなる。
本発明においては、前記剤切れ領域Rにおける剤切れ開始部から現像剤規制部材5までの磁気力和は、好ましくは、60〜100μNである。前記剤切れ領域Rにおける剤切れ開始部から現像剤規制部材5までの磁気力和が60μN未満であると、現像剤規制部材部において現像スリーブに引き付けられる剤が少なくなるので、画像が薄くなり、そのために、攪拌部材によるピッチのムラが発生する。また、前記剤切れ領域Rにおける剤切れ開始部から現像剤規制部材5までの磁気力和が100μNを超えると、現像剤規制部材部において現像スリーブに引き付けられる現像剤剤が多くなるので、規制部材部を通過しようとする現像剤が多くなり、そのために、現像剤同士又は規制部材と現像剤との間の圧力によって磨耗したり劣化したりしすくなる。したがって、本発明のように、前記剤切れ領域Rにおける剤切れ開始部から現像剤規制部材部5までの磁気力和が、60〜100μNであると、現像剤攪拌部材6のピッチのムラや現像剤8の劣化を防止することができ、そのために、高画質な画像を得ることができる現像装置10を提供することができる。
本発明の現像装置10においては、前記中空体(現像スリーブ)2は、好ましくは、その表面にランダムな楕円形状の打痕を多数有している。かかるランダムな楕円形状の打痕は、好ましくは、素管表面に較的形状の大きいカットワイヤ(金属ワイヤを短尺に切断したもの)よりなるメディアを従来のブラスト工法のように衝突させることによって形成される。このように、前記中空体(現像スリーブ)2が、その表面にランダムな楕円形状の打痕を多数有していると、その表面にピッチの粗い凹凸を有するものとなり、そのために、現像剤の滑りにくい一つ一つの凹みを根とした太い穂立ちが形成されると共に、該凹みも磨耗しにくいものとなり、よって、長期にわたって画像ムラの生じることのない安定した良好な画像を得ることができる。
一般的に、現像装置においては、中空体(現像スリーブ)と感光体ドラムとのギャップ及び磁性キャリア径は画質に大きく影響する。中空体(現像スリーブ)と感光体ドラムとのギャップが0.1〜0.4mmである現像装置においては、磁性体キャリアの径が20〜50μの場合にもっとも画質に優れ副作用の少ない現像装置となる。中空体(現像スリーブ)と感光体ドラムとのギャップが小さすぎる場合には、中空体(現像スリーブ)と像担持体との間の電界が強くなりすぎて、像担持体上にキャリアが移動してしまういわゆるキャリア付着とよばれる不具合が生じてしまい、また、逆に、中空体(現像スリーブ)と像担持体とのギャップが大きすぎる場合には、電界が小さくなるため現像効率が低下し、画像部のエッジにおいて電界のエッジ効果が大きくなるので、均一な画像を得ることが難しくなる。磁性体キャリアの径が小さすぎる場合は、キャリア一つ一つの磁化の大きさが小さくなってしまうために現像ローラから受ける磁気的拘束力が弱まり、やはりキャリア付着が起こりやすくなってしまい、キャリア径が大きすぎる場合は、キャリアと感光体潜像間の電界が疎になってしまうためやはり均一な画像を得ることができない。
図7に示されているように、本発明においては、前記現像剤8を構成する磁性キャリア70の粒径は、20〜50μmである。このように、前記現像剤8を構成する磁性キャリアの粒径が、20〜50μmであると、経時的に安定した粒状性に優れた画像を得ることができる。
また、図7に示されているように、本発明においては、前記磁性キャリア70は、磁性体で構成される芯材61とその表面を被覆した樹脂膜62とを有し、そして、該樹脂膜62は、アクリル系樹脂とメラミン樹脂とを架橋させて得た樹脂成分及び帯電調整剤を含有している。図4において、63は、キャリア同士の衝突による衝撃を吸収すると共に削れを抑制するために樹脂膜62に保持された大粒子である。このように、前記磁性キャリア70が、磁性体で構成される芯材61とその表面を被覆した樹脂膜62とを有し、そして、該樹脂膜62が、アクリル系樹脂とメラミン樹脂とを架橋させて得た樹脂成分及び帯電調整剤を含有していると、該キャリア70の表面がいっそう耐磨耗性に優れたものとなり、そのために、さらに経時的に安定した粒状性に優れた画像を提供することができる。
図8に示されているように、本発明のプロセスカートリッジ106は、現像剤担持体42、現像剤供給部材43,44、及び、現像剤規制部材45を少なくとも有する現像装置40、並びに、像担持体108及び帯電ローラ30を有している。そして、本発明のプロセスカートリッジ106は、前記現像装置40として、請求項1〜13のいずれか1項に記載の現像装置を有している。図8において、30は帯電ローラであり、31は除電器であり、そして、47は仕切り壁である。このように、現像剤担持体42、現像剤供給部材43,44、及び、現像剤規制部材45を少なくとも有する現像装置40、並びに、像担持体108及び帯電ローラ30を有するプロセスカートリッジ106において、該現像装置40として、請求項1〜9のいずれか1項に記載の現像装置を有していると、小型で粒状度に優れ、しかも、画像ムラの無い優れた画像を得ることができるプロセスカートリッジ106を低コストで提供することができる。
図9に示されているように、本発明の画像形成装置101は、プロセスカートリッジ106Y,106M,106C,106K、光書き込み手段122Y,122M,122C,122K、転写部材104、及び、定着装置105を少なくとも有している。そして、本発明の画像形成装置101は、前記プロセスカートリッジ106Y,106M,106C,106Kとして、請求項14に記載のプロセスカートリッジを有している。このように、前記プロセスカートリッジ106Y,106M,106C,106Kとして、請求項9に記載のプロセスカートリッジを有していると、小型で粒状度に優れ、しかも、画像ムラの無い優れた画像を得ることができる画像形成装置50を低コストで提供することができる。
前記画像形成装置101においては、イエロー(Y)、マゼンダ(M)、シアン(C)、黒(K)の各色の画像、即ち、カラー画像が、一枚の転写材としての記録紙107に形成される。図6においては、イエロー、マゼンダ、シアン、及び、黒の各色に対応するユニット等は、符号の末尾にそれぞれY,M,C、及び、Kが付けられて表示されている。
装置本体102は、例えば、箱状に形成され、フロア上などに設置される。装置本体102は、給紙ユニット103と、レジストローラ対110と、転写ユニット104と、定着ユニット105と、複数のレーザ書き込みユニット122Y,122M,122C,122Kと、複数のプロセスカートリッジ106Y,106M,106C,106Kを収容している。給紙ユニット103は、装置本体102の下部に複数設けられている。給紙ユニット103は、前述した記録紙107を重ねて収容するとともに装置本体102に出し入れ自在な給紙カセット123と、給紙ローラ124とを備えている。給紙ローラ124は、給紙カセット123内の一番上の記録紙107に押し当てられている。給紙ローラ124は、前述した一番上の記録紙107を、転写ユニット104の後述する搬送ベルト129と、プロセスカートリッジ106Y,106M,106C,106Kにおけるそれぞれの像担持体108Y、108M,108C,108Kとの間に送り出す。レジストローラ対110は、給紙ユニット103から転写ユニット104に搬送される記録紙107の搬送経路に設けられていて、一対のローラ110a,110bを備えている。レジストローラ対110は、一対のローラ110a,110b間に記録紙107を挟み込み、該挟み込んだ記録紙107をトナー像を重ね合わせ得るタイミングで、転写ユニット104とプロセスカートリッジ106Y,106M,106C,106Kとの間に送り出す。転写ユニット104は、給紙ユニット103の上方に設けられている。転写ユニット104は、駆動ローラ127と、従動ローラ128と、搬送ベルト129と、転写ローラ130Y,130M,130C,130Kとを備えている。駆動ローラ127は、記録紙107の搬送方向の下流側に配置されており、駆動源としてのモータなどによって回転駆動される。従動ローラ128は、装置本体102に回転自在に支持されており、記録紙107の搬送方向の上流側に配置されている。搬送ベルト129は、無端環状に形成されており、前述した駆動ローラ127と従動ローラ128との双方に掛け渡されている。搬送ベルト129は、駆動ローラ127が回転駆動されることで、前述した駆動ローラ127と従動ローラ128との回りを図中半時計回りに循環(無端走行)する。
転写ローラ130Y,130M,130C,130Kは、それぞれ、プロセスカートリッジ106Y,106M,106C,106Kの像担持体108Y,108M,108C,108Kとの間に、搬送ベルト129と該搬送ベルト129上の記録紙107とを挟む。転写ユニット104は、転写ローラ130Y,130M,130C,130Kが、給紙ユニット103から送り出された記録紙107を各プロセスカートリッジ106Y,106M,106C,106Kの像担持体108の外表面に押し付けて、像担持体108上のトナー像を記録紙107に転写する。転写ユニット104は、トナー像を転写した記録紙107を定着ユニット105に向けて送り出す。
定着ユニット105は、転写ユニット104の記録紙107の搬送方向の下流に設けられ、互いの間に記録紙107を挟む一対のローラ105a,105bを備えている。定着ユニット105は、一対のローラ105a,105b間に転写ユニット104から送り出されてきた記録紙107を押圧加熱することで、像担持体108から記録紙107上に転写されたトナー像を、該記録紙107に定着させる。レーザ書き込みユニット122Y,122M,122C,122Kは、それぞれ、装置本体102の上部に取り付けられている。レーザ書き込みユニット122Y,122M,122C,122Kは、それぞれ、一つのプロセスカートリッジ106Y,106M,106C,106Kに対応している。レーザ書き込みユニット122Y,122M,122C,122Kは、プロセスカートリッジ106Y,106M,106C,106Kの帯電ローラにより一様に帯電された像担持体108の外表面にレーザ光を照射して、静電潜像を形成する。プロセスカートリッジ106Y,106M,106C,106Kは、それぞれ、転写ユニット104と、レーザ書き込みユニット122Y,122M,122C,122Kとの間に設けられている。プロセスカートリッジ106Y,106M,106C,106Kは、装置本体102に着脱自在である。プロセスカートリッジ106Y,106M,106C,106Kは、記録紙107の搬送方向に沿って、互いに並設されている。
(実施例1)
フェライト磁石とEEA樹脂とからなる磁石コンパウンドを磁場中において押し出し成形して直径16mmのマグネットチューブを成形した後、このマグネットチューブの中空部に直径6mmの芯金を挿入し、この芯金を挿入したマグネットチューブを現像剤攪拌部材と現像剤規制部材との間に1極の磁極のみが位置するようにヨーク着磁法によって着磁してマグネットローラとした。次に、アルミ管を外径直径18mm、内径17mmになるように切削加工した後、その外周の表面上にSUSカットワイヤを用いて電磁ブラストすることにより現像スリーブの表面に大きい凹凸を形成した。そして、前記マグネットローラに前記現像スリーブを外挿して現像剤担持体を得た。
フェライト磁石とEEA樹脂とからなる磁石コンパウンドを磁場中において押し出し成形して直径16mmのマグネットチューブを成形した後、このマグネットチューブの中空部に直径6mmの芯金を挿入し、この芯金を挿入したマグネットチューブを現像剤攪拌部材と現像剤規制部材との間に1極の磁極のみが位置するようにヨーク着磁法によって着磁してマグネットローラとした。次に、アルミ管を外径直径18mm、内径17mmになるように切削加工した後、その外周の表面上にSUSカットワイヤを用いて電磁ブラストすることにより現像スリーブの表面に大きい凹凸を形成した。そして、前記マグネットローラに前記現像スリーブを外挿して現像剤担持体を得た。
(比較例1)
フェライト磁石とEEA樹脂とからなる磁石コンパウンドを磁場中において押し出し成形して直径16mmのマグネットチューブを成形した後、このマグネットチューブの中空部に直径6mmの芯金を挿入し、この芯金を挿入したマグネットチューブを現像剤攪拌部材と現像剤規制部材との間に2極の磁極が位置するようにヨーク着磁法によって着磁してマグネットローラとした。次に、アルミ管を外径直径18mm、内径17mmになるように切削加工した後、その外周の表面上に深さ0.07mm、幅1.2mmの長手方向の溝100本を形成した。そして、前記マグネットローラに前記現像スリーブを外挿して現像剤担持体を得た。
フェライト磁石とEEA樹脂とからなる磁石コンパウンドを磁場中において押し出し成形して直径16mmのマグネットチューブを成形した後、このマグネットチューブの中空部に直径6mmの芯金を挿入し、この芯金を挿入したマグネットチューブを現像剤攪拌部材と現像剤規制部材との間に2極の磁極が位置するようにヨーク着磁法によって着磁してマグネットローラとした。次に、アルミ管を外径直径18mm、内径17mmになるように切削加工した後、その外周の表面上に深さ0.07mm、幅1.2mmの長手方向の溝100本を形成した。そして、前記マグネットローラに前記現像スリーブを外挿して現像剤担持体を得た。
(比較例2)
前記切削加工したアルミ管の円周上にサンドブラスト加工を施して細かい凹凸を形成することにより現像スリーブとした以外は比較例1と同様にして現像剤担持体を得た。
前記切削加工したアルミ管の円周上にサンドブラスト加工を施して細かい凹凸を形成することにより現像スリーブとした以外は比較例1と同様にして現像剤担持体を得た。
(比較例3)
芯金を挿入したマグネットチューブを現像剤攪拌部材と現像剤規制部材との間に2極の磁極が位置するようにヨーク着磁法によって着磁してマグネットローラとした以外は実施例1と同様にして現像剤担持体を得た。
芯金を挿入したマグネットチューブを現像剤攪拌部材と現像剤規制部材との間に2極の磁極が位置するようにヨーク着磁法によって着磁してマグネットローラとした以外は実施例1と同様にして現像剤担持体を得た。
(比較例4)
芯金を挿入したマグネットチューブを現像剤攪拌部材と現像剤規制部材との間に1極の磁極のみが位置するようにヨーク着磁法によって着磁してマグネットローラとした以外は比較例1と同様にして現像剤担持体を得た。
芯金を挿入したマグネットチューブを現像剤攪拌部材と現像剤規制部材との間に1極の磁極のみが位置するようにヨーク着磁法によって着磁してマグネットローラとした以外は比較例1と同様にして現像剤担持体を得た。
(比較例5)
フェライト磁石とEEA樹脂とからなる磁石コンパウンドを磁場中において押し出し成形して直径16mmのマグネットチューブを成形した後、このマグネットチューブの中空部に直径6mmの芯金を挿入し、この芯金を挿入したマグネットチューブを現像剤攪拌部材と現像剤規制部材との間に1極の磁極のみが位置するようにヨーク着磁法によって着磁してマグネットローラとした。次に、アルミ管を外径直径18mm、内径17mmになるように切削加工した後、その外周の表面上にサンドブラスト加工を施して細かい凹凸を形成することにより現像スリーブとした以外は比較例1と同様にして現像剤担持体を得た。
フェライト磁石とEEA樹脂とからなる磁石コンパウンドを磁場中において押し出し成形して直径16mmのマグネットチューブを成形した後、このマグネットチューブの中空部に直径6mmの芯金を挿入し、この芯金を挿入したマグネットチューブを現像剤攪拌部材と現像剤規制部材との間に1極の磁極のみが位置するようにヨーク着磁法によって着磁してマグネットローラとした。次に、アルミ管を外径直径18mm、内径17mmになるように切削加工した後、その外周の表面上にサンドブラスト加工を施して細かい凹凸を形成することにより現像スリーブとした以外は比較例1と同様にして現像剤担持体を得た。
以上の結果、実施例1のローラは、汲み上げ低下が発生せず、良好な画像を得ることができたが、比較例1〜3では、現像スリーブ表面形状にかかわらず現像剤劣化による汲み上げ量が低下が発生した。比較例4では現像スリーブ表面の溝ピッチのムラ画像が発生し、比較例5では現像スリーブ表面の劣化による汲み上げ量低下が発生した。そして、実施例1及び比較例1〜5で得た現像剤担持体を画像形成装置(IPSiO CX 400、リコー社製)に装着して50K枚ランニングをした後の画像評価を行ったところ、次の表1に示される画像評価の結果が得られた。但し、表1における現像剤汲み上げ量低下の評価基準は、○:0〜10%未満ダウン、△:10〜40%未満ダウン、及び、×:40%以上ダウンとし、そして、画質の評価基準は、感応検査によって、○:優れる(実用上全く問題なし)、△:やや劣る(実用上多少問題あり)、及び、×:劣る(実用上問題あり)とした。
(実施例2)
フェライト磁石とEEA樹脂とからなる磁石コンパウンドを磁場中において押し出し成形して直径16mmのマグネットチューブを成形した後、このマグネットチューブの中空部に直径6mmの芯金を挿入し、この芯金を挿入したマグネットチューブを現像剤攪拌部材と現像剤規制部材との間に1極の磁極のみが位置するようにヨーク着磁法によって着磁して現像剤切れ部から現像剤規制部材の間の磁気力和が60μNのマグネットローラとした。次に、アルミ管を外径直径18mm、内径17mmになるように切削加工した後、その外周の表面にSUSカットワイヤを用いて電磁ブラストすることにより、表面に大きい凹凸を有する現像スリーブを形成した。そして、前記マグネットローラに前記現像スリーブを外挿して現像剤担持体を得た。
フェライト磁石とEEA樹脂とからなる磁石コンパウンドを磁場中において押し出し成形して直径16mmのマグネットチューブを成形した後、このマグネットチューブの中空部に直径6mmの芯金を挿入し、この芯金を挿入したマグネットチューブを現像剤攪拌部材と現像剤規制部材との間に1極の磁極のみが位置するようにヨーク着磁法によって着磁して現像剤切れ部から現像剤規制部材の間の磁気力和が60μNのマグネットローラとした。次に、アルミ管を外径直径18mm、内径17mmになるように切削加工した後、その外周の表面にSUSカットワイヤを用いて電磁ブラストすることにより、表面に大きい凹凸を有する現像スリーブを形成した。そして、前記マグネットローラに前記現像スリーブを外挿して現像剤担持体を得た。
(実施例3)
芯金を挿入したマグネットチューブを現像剤攪拌部材と現像剤規制部材との間に1極の磁極のみが位置するようにヨーク着磁法によって着磁して現像剤切れ部から現像剤規制部材の間の磁気力和が100μNのマグネットローラとした以外は実施例1と同様にして現像剤担持体を得た。
芯金を挿入したマグネットチューブを現像剤攪拌部材と現像剤規制部材との間に1極の磁極のみが位置するようにヨーク着磁法によって着磁して現像剤切れ部から現像剤規制部材の間の磁気力和が100μNのマグネットローラとした以外は実施例1と同様にして現像剤担持体を得た。
(比較例6)
芯金を挿入したマグネットチューブを現像剤攪拌部材と現像剤規制部材との間に1極の磁極のみが位置するようにヨーク着磁法によって着磁して現像剤切れ部から現像剤規制部材の間の磁気力和が51μNのマグネットローラとした以外は実施例1と同様にして現像剤担持体を得た。
芯金を挿入したマグネットチューブを現像剤攪拌部材と現像剤規制部材との間に1極の磁極のみが位置するようにヨーク着磁法によって着磁して現像剤切れ部から現像剤規制部材の間の磁気力和が51μNのマグネットローラとした以外は実施例1と同様にして現像剤担持体を得た。
(比較例7)
芯金を挿入したマグネットチューブを現像剤攪拌部材と現像剤規制部材との間に1極の磁極のみが位置するようにヨーク着磁法によって着磁して現像剤切れ部から現像剤規制部材の間の磁気力和が59μNのマグネットローラとした以外は実施例1と同様にして現像剤担持体を得た。
芯金を挿入したマグネットチューブを現像剤攪拌部材と現像剤規制部材との間に1極の磁極のみが位置するようにヨーク着磁法によって着磁して現像剤切れ部から現像剤規制部材の間の磁気力和が59μNのマグネットローラとした以外は実施例1と同様にして現像剤担持体を得た。
(比較例8)
芯金を挿入したマグネットチューブを現像剤攪拌部材と現像剤規制部材との間に1極の磁極のみが位置するようにヨーク着磁法によって着磁して現像剤切れ部から現像剤規制部材の間の磁気力和が101μNのマグネットローラとした以外は実施例1と同様にして現像剤担持体を得た。
芯金を挿入したマグネットチューブを現像剤攪拌部材と現像剤規制部材との間に1極の磁極のみが位置するようにヨーク着磁法によって着磁して現像剤切れ部から現像剤規制部材の間の磁気力和が101μNのマグネットローラとした以外は実施例1と同様にして現像剤担持体を得た。
(比較例9)
芯金を挿入したマグネットチューブを現像剤攪拌部材と現像剤規制部材との間に1極の磁極のみが位置するようにヨーク着磁法によって着磁して現像剤切れ部から現像剤規制部材の間の磁気力和が110μNのマグネットローラとした以外は実施例1と同様にして現像剤担持体を得た。
芯金を挿入したマグネットチューブを現像剤攪拌部材と現像剤規制部材との間に1極の磁極のみが位置するようにヨーク着磁法によって着磁して現像剤切れ部から現像剤規制部材の間の磁気力和が110μNのマグネットローラとした以外は実施例1と同様にして現像剤担持体を得た。
以上の結果、実施例2、3では、その後の経時試験でもほとんど現像剤汲み上げ量の変化がなく、安定した良好な画像を得ることができた。しかし、比較例6、7では、現像剤汲み上げ量低下レベルはよかったものの、攪拌部材ピッチの画像ムラが発生した。また、比較例8、9では、現像剤汲み上げ量低下が約12〜15%発生し、画質もやや劣った。そして、実施例2,3及び比較例6〜9で得た現像剤担持体を画像形成装置(IPSiO CX 400、リコー社製)に装着して50K枚ランニングをした後の画像評価を行ったところ、次の表2に示される画像評価の結果が得られた。但し、表2における現像剤汲み上げ量低下の評価基準は、○:0〜10%未満ダウン、△:10〜40%未満ダウン、及び、×:40%以上ダウンとし、そして、画質の評価基準は、感応検査によって、○:優れる(実用上全く問題なし)、△:やや劣る(実用上多少問題あり)、及び、×:劣る(実用上問題あり)とした。
(実施例4)
フェライト磁石とEEA樹脂とからなる磁石コンパウンドを磁場中において押し出し成形して直径16mmのマグネットチューブを成形した後、このマグネットチューブの中空部に直径6mmの芯金を挿入し、この芯金を挿入したマグネットチューブを現像剤攪拌部材と現像剤規制部材との間に1極の磁極のみが位置し、剤切れ領域の両隣に隣接する磁極の変極部は変化が大きくなるようにヨーク着磁法によって着磁してマグネットローラとした。このマグネットローラの磁気特性は、図2,3に示される。次に、アルミ管を外径直径18mm、内径17mmになるように切削加工した後、その外周の表面にSUSカットワイヤを用いて電磁ブラストすることにより、表面に大きい凹凸を有する現像スリーブを形成した。そして、前記マグネットローラに前記現像スリーブを外挿して現像剤担持体を得た。
フェライト磁石とEEA樹脂とからなる磁石コンパウンドを磁場中において押し出し成形して直径16mmのマグネットチューブを成形した後、このマグネットチューブの中空部に直径6mmの芯金を挿入し、この芯金を挿入したマグネットチューブを現像剤攪拌部材と現像剤規制部材との間に1極の磁極のみが位置し、剤切れ領域の両隣に隣接する磁極の変極部は変化が大きくなるようにヨーク着磁法によって着磁してマグネットローラとした。このマグネットローラの磁気特性は、図2,3に示される。次に、アルミ管を外径直径18mm、内径17mmになるように切削加工した後、その外周の表面にSUSカットワイヤを用いて電磁ブラストすることにより、表面に大きい凹凸を有する現像スリーブを形成した。そして、前記マグネットローラに前記現像スリーブを外挿して現像剤担持体を得た。
(比較例10)
フェライト磁石とEEA樹脂とからなる磁石コンパウンドを磁場中において押し出し成形して直径16mmのマグネットチューブを成形した後、このマグネットチューブの中空部に直径6mmの芯金を挿入し、この芯金を挿入したマグネットチューブを現像剤攪拌部材と現像剤規制部材との間に1極の磁極のみが位置し、剤切れ領域の両隣に隣接する磁極の変極部は変化が緩やかになるようにヨーク着磁法によって着磁してマグネットローラとした。このマグネットローラの磁気特性は図2,3に示される。次に、アルミ管を外径直径18mm、内径17mmになるように切削加工した後、その外周の表面にSUSカットワイヤを用いて電磁ブラストすることにより、現像スリーブの表面に大きい凹凸を形成した。そして、前記マグネットローラに前記現像スリーブを外挿して現像剤担持体を得た。
フェライト磁石とEEA樹脂とからなる磁石コンパウンドを磁場中において押し出し成形して直径16mmのマグネットチューブを成形した後、このマグネットチューブの中空部に直径6mmの芯金を挿入し、この芯金を挿入したマグネットチューブを現像剤攪拌部材と現像剤規制部材との間に1極の磁極のみが位置し、剤切れ領域の両隣に隣接する磁極の変極部は変化が緩やかになるようにヨーク着磁法によって着磁してマグネットローラとした。このマグネットローラの磁気特性は図2,3に示される。次に、アルミ管を外径直径18mm、内径17mmになるように切削加工した後、その外周の表面にSUSカットワイヤを用いて電磁ブラストすることにより、現像スリーブの表面に大きい凹凸を形成した。そして、前記マグネットローラに前記現像スリーブを外挿して現像剤担持体を得た。
以上、実施例4及び比較例10で得た現像剤担持体の法線方向の磁束密度と接線方向の磁束密度から磁界の強さを算出して各位置での磁気力を算出したところ図4に示す特性を得た。実施例4及び比較例10で得た現像剤担持体では、固定磁極N1とN2のピーク磁束密度の位置は、ほぼ同じであったが、固定磁極N1又はN2から剤切れ極Pまでの磁束密度分布は、異なっていた。傾きが小さい比較例10の磁気力は、傾きの大きい実施例4に比べて、現像スリーブから離れるちからの領域が狭いことが確認できた。また、実施例4及び比較例10で得た現像剤担持体を画像形成装置に装着し、155gの現像剤を投入して現像剤の挙動を確認したところ、実施例1で得た現像剤担持体では、現像剤の連れまわりが発生しなかったのに対し、比較例1で得た現像剤担持体では、約7%の現像剤が連れまわった。
(実施例5)
フェライト磁石とEEA樹脂とからなる磁石コンパウンドを磁場中において押し出し成形して直径16mmのマグネットチューブを成形した後、このマグネットチューブの中空部に直径6mmの芯金を挿入し、この芯金を挿入したマグネットチューブを現像剤攪拌部材と現像剤規制部材との間に1極の磁極のみが位置し、剤切れ領域において磁束密度が10mT以下の角度が75度になるようにヨーク着磁法によって着磁してマグネットローラとした。次に、アルミ管を外径直径18mm、内径17mmになるように切削加工した後、その外周の表面にSUSカットワイヤを用いて電磁ブラストすることにより、現像スリーブの表面に大きい凹凸を形成した。そして、前記マグネットローラに前記現像スリーブを外挿して現像剤担持体を得た。
フェライト磁石とEEA樹脂とからなる磁石コンパウンドを磁場中において押し出し成形して直径16mmのマグネットチューブを成形した後、このマグネットチューブの中空部に直径6mmの芯金を挿入し、この芯金を挿入したマグネットチューブを現像剤攪拌部材と現像剤規制部材との間に1極の磁極のみが位置し、剤切れ領域において磁束密度が10mT以下の角度が75度になるようにヨーク着磁法によって着磁してマグネットローラとした。次に、アルミ管を外径直径18mm、内径17mmになるように切削加工した後、その外周の表面にSUSカットワイヤを用いて電磁ブラストすることにより、現像スリーブの表面に大きい凹凸を形成した。そして、前記マグネットローラに前記現像スリーブを外挿して現像剤担持体を得た。
(実施例6)
実施例5と同様にマグネットチューブを成形し芯金を挿入した後、剤切れ領域において磁束密度が10mT以下の角度が82度になるようにヨーク着磁法によって着磁してマグネットローラとした。このマグネットローラに実施例5と同様に現像スリーブを外挿して現像剤担持体を得た。
実施例5と同様にマグネットチューブを成形し芯金を挿入した後、剤切れ領域において磁束密度が10mT以下の角度が82度になるようにヨーク着磁法によって着磁してマグネットローラとした。このマグネットローラに実施例5と同様に現像スリーブを外挿して現像剤担持体を得た。
(比較例11)
フェライト磁石とEEA樹脂とからなる磁石コンパウンドを磁場中において押し出し成形して直径16mmのマグネットチューブを成形した後、このマグネットチューブの中空部に直径6mmの芯金を挿入し、この芯金を挿入したマグネットチューブを現像剤攪拌部材と現像剤規制部材との間に1極の磁極のみが位置し、剤切れ領域において磁束密度が10mT以下の角度が74度になるようにヨーク着磁法によって着磁してマグネットローラとした。次に、アルミ管を外径直径18mm、内径17mmになるように切削加工した後、その外周の表面にSUSカットワイヤを用いて電磁ブラストすることにより、現像スリーブの表面に大きい凹凸を形成した。そして、前記マグネットローラに前記現像スリーブを外挿して現像剤担持体を得た。
フェライト磁石とEEA樹脂とからなる磁石コンパウンドを磁場中において押し出し成形して直径16mmのマグネットチューブを成形した後、このマグネットチューブの中空部に直径6mmの芯金を挿入し、この芯金を挿入したマグネットチューブを現像剤攪拌部材と現像剤規制部材との間に1極の磁極のみが位置し、剤切れ領域において磁束密度が10mT以下の角度が74度になるようにヨーク着磁法によって着磁してマグネットローラとした。次に、アルミ管を外径直径18mm、内径17mmになるように切削加工した後、その外周の表面にSUSカットワイヤを用いて電磁ブラストすることにより、現像スリーブの表面に大きい凹凸を形成した。そして、前記マグネットローラに前記現像スリーブを外挿して現像剤担持体を得た。
以上、実施例5,6及び比較例11で得た現像剤担持体を画像形成装置に装着し、155gの現像剤を投入して挙動を確認したところ、実施例5、6で得た現像剤担持体では、ほとんど連れまわりを確認することができなかったが、比較例11で得た現像剤担持体では、約3%の現像剤が連れまわった。さらに、この画像形成装置(IPSiO CX 400、リコー社製)を用いて、全体が塗りつぶされる(全ベタ)画像を10枚とり、うろこ状のムラの有無を確認する画像評価を行ったところ、次の表3に示される画像評価の結果が得られた。但し、表3におけるうろこ画像の評価は、10段階(ランク0から5までの0.5毎)の目視評価とし、その評価基準は、次に示す
○:ランク4.5以上(うろこムラはほとんど確認できず良好な画像)
△:ランク3.5〜4.5(うろこムラが確認できるが、実用上問題なし)
×:ランク3以下(うろこムラが多く確認でき、実用上問題あり)
とした。
○:ランク4.5以上(うろこムラはほとんど確認できず良好な画像)
△:ランク3.5〜4.5(うろこムラが確認できるが、実用上問題なし)
×:ランク3以下(うろこムラが多く確認でき、実用上問題あり)
とした。
(実施例7)
フェライト磁石とEEA樹脂とからなる磁石コンパウンドを磁場中において押し出し成形して直径16mmのマグネットチューブを成形した後、このマグネットチューブの中空部に直径6mmの芯金を挿入し、この芯金を挿入したマグネットチューブを現像剤攪拌部材と現像剤規制部材との間に1極の磁極のみが位置し、剤切れ領域のマグネットローラ回転方向に対して上流側に位置する固定磁極n1の半値中央角度(ピーク磁束密度の半分の磁束密度の角度の中央位置)が、マグネットローラを現像装置に配置したときの水平方向に対して30度になるように、ヨーク着磁法によって着磁しマグネットローラとした。次に、アルミ管を外径直径18mm、内径17mmになるように切削加工した後、その外周の表面にSUSカットワイヤを用いて電磁ブラストすることにより、現像スリーブの表面に大きい凹凸を形成した。そして、前記マグネットローラに前記現像スリーブを外挿して現像剤担持体を得た。
フェライト磁石とEEA樹脂とからなる磁石コンパウンドを磁場中において押し出し成形して直径16mmのマグネットチューブを成形した後、このマグネットチューブの中空部に直径6mmの芯金を挿入し、この芯金を挿入したマグネットチューブを現像剤攪拌部材と現像剤規制部材との間に1極の磁極のみが位置し、剤切れ領域のマグネットローラ回転方向に対して上流側に位置する固定磁極n1の半値中央角度(ピーク磁束密度の半分の磁束密度の角度の中央位置)が、マグネットローラを現像装置に配置したときの水平方向に対して30度になるように、ヨーク着磁法によって着磁しマグネットローラとした。次に、アルミ管を外径直径18mm、内径17mmになるように切削加工した後、その外周の表面にSUSカットワイヤを用いて電磁ブラストすることにより、現像スリーブの表面に大きい凹凸を形成した。そして、前記マグネットローラに前記現像スリーブを外挿して現像剤担持体を得た。
(実施例8)
実施例7と同様に成形し芯金を挿入したマグネットチューブを固定磁極N1の半値中央角度が水平方向に対して33度になるようにヨーク着磁法によって着磁してマグネットローラとした。そして、このマグネットローラに実施例7と同様の現像スリーブを外挿して現像剤担持体を得た。
実施例7と同様に成形し芯金を挿入したマグネットチューブを固定磁極N1の半値中央角度が水平方向に対して33度になるようにヨーク着磁法によって着磁してマグネットローラとした。そして、このマグネットローラに実施例7と同様の現像スリーブを外挿して現像剤担持体を得た。
(実施例9)
実施例7と同様に成形し芯金を挿入したマグネットチューブを固定磁極N1の半値中央角度が水平方向に対して35度になるようにヨーク着磁法によって着磁してマグネットローラとした。そして、このマグネットローラに実施例7と同様の現像スリーブを外挿して現像剤担持体を得た。
実施例7と同様に成形し芯金を挿入したマグネットチューブを固定磁極N1の半値中央角度が水平方向に対して35度になるようにヨーク着磁法によって着磁してマグネットローラとした。そして、このマグネットローラに実施例7と同様の現像スリーブを外挿して現像剤担持体を得た。
(比較例12)
実施例7と同様に成形し芯金を挿入したマグネットチューブを固定磁極n1の半値中央角度が水平方向に対して29度になるようにヨーク着磁法によって着磁してマグネットローラとした。そして、このマグネットローラに実施例7と同様の現像スリーブを外挿して現像剤担持体を得た。
実施例7と同様に成形し芯金を挿入したマグネットチューブを固定磁極n1の半値中央角度が水平方向に対して29度になるようにヨーク着磁法によって着磁してマグネットローラとした。そして、このマグネットローラに実施例7と同様の現像スリーブを外挿して現像剤担持体を得た。
(比較例13)
実施例7と同様に成形し芯金を挿入したマグネットチューブを固定磁極N1の半値中央角度が水平方向に対して36度になるようにヨーク着磁法によって着磁してマグネットローラとした。そして、このマグネットローラに実施例7と同様の現像スリーブを外挿して現像剤担持体を得た。
実施例7と同様に成形し芯金を挿入したマグネットチューブを固定磁極N1の半値中央角度が水平方向に対して36度になるようにヨーク着磁法によって着磁してマグネットローラとした。そして、このマグネットローラに実施例7と同様の現像スリーブを外挿して現像剤担持体を得た。
以上、実施例7〜9及び比較例12〜13で得た現像剤担持体を画像形成装置(IPSiO CX 400、リコー社製)に装着し、全体が塗りつぶされる(全ベタ)画像を10枚とって、うろこ状のムラの有無を確認する画像評価を行ったところ、次の表4に示される画像評価の結果が得られた。但し、表4におけるうろこ画像の評価は、10段階(ランク0から5までの0.5毎)の目視評価とし、その評価基準は、次に示す
○:ランク4.5以上(うろこムラはほとんど確認できず良好な画像)
△:ランク3.5〜4.5(うろこムラが確認できるが、実用上問題なし)
×:ランク3以下(うろこムラが多く確認でき、実用上問題あり)
とした。
○:ランク4.5以上(うろこムラはほとんど確認できず良好な画像)
△:ランク3.5〜4.5(うろこムラが確認できるが、実用上問題なし)
×:ランク3以下(うろこムラが多く確認でき、実用上問題あり)
とした。
(実施例10)
フェライト磁石とEEA樹脂とからなる磁石コンパウンドを磁場中において押し出し成形して直径16mmのマグネットチューブを成形した後、このマグネットチューブの中空部に直径6mmの芯金を挿入し、この芯金を挿入したマグネットチューブを現像剤攪拌部材と現像剤規制部材との間に1極の磁極のみが位置し、剤切れ領域のマグネットローラ回転方向に対して上流側に位置する固定磁極N1のピーク磁束密度が35mTになるようにヨーク着磁法によって着磁しマグネットローラとした。次に、アルミ管を外径直径18mm、内径17mmになるように切削加工した後、その外周の表面にSUSカットワイヤを用いて電磁ブラストすることにより、現像スリーブの表面に大きい凹凸を形成した。そして、前記マグネットローラに前記現像スリーブを外挿して現像剤担持体を得た。
フェライト磁石とEEA樹脂とからなる磁石コンパウンドを磁場中において押し出し成形して直径16mmのマグネットチューブを成形した後、このマグネットチューブの中空部に直径6mmの芯金を挿入し、この芯金を挿入したマグネットチューブを現像剤攪拌部材と現像剤規制部材との間に1極の磁極のみが位置し、剤切れ領域のマグネットローラ回転方向に対して上流側に位置する固定磁極N1のピーク磁束密度が35mTになるようにヨーク着磁法によって着磁しマグネットローラとした。次に、アルミ管を外径直径18mm、内径17mmになるように切削加工した後、その外周の表面にSUSカットワイヤを用いて電磁ブラストすることにより、現像スリーブの表面に大きい凹凸を形成した。そして、前記マグネットローラに前記現像スリーブを外挿して現像剤担持体を得た。
(実施例11)
実施例10と同様に成形し芯金を挿入したマグネットチューブを固定磁極N1のピーク磁束密度が31mTになるようにヨーク着磁法によって着磁しマグネットローラとした。そして、実施例7と同様の現像スリーブを外挿して現像剤担持体を得た。
実施例10と同様に成形し芯金を挿入したマグネットチューブを固定磁極N1のピーク磁束密度が31mTになるようにヨーク着磁法によって着磁しマグネットローラとした。そして、実施例7と同様の現像スリーブを外挿して現像剤担持体を得た。
(比較例14)
実施例10と同様に成形し芯金を挿入したマグネットチューブを固定磁極N1のピーク磁束密度が36mTになるようにヨーク着磁法によって着磁しマグネットローラとした。そして、実施例10と同様の現像スリーブを外挿して現像剤担持体を得た。
実施例10と同様に成形し芯金を挿入したマグネットチューブを固定磁極N1のピーク磁束密度が36mTになるようにヨーク着磁法によって着磁しマグネットローラとした。そして、実施例10と同様の現像スリーブを外挿して現像剤担持体を得た。
以上、実施例10〜11及び比較例14で得た現像剤担持体を画像形成装置(IPSiO CX 400、リコー社製)に装着し、全体が塗りつぶされる(全ベタ)画像を10枚とって、うろこ状のムラの有無を確認する画像評価を行ったところ、次の表5に示される画像評価の結果が得られた。但し、表4におけるうろこ画像の評価は、10段階(ランク0から5までの0.5毎)の目視評価とし、その評価基準は、次に示す
○:ランク4.5以上(うろこムラはほとんど確認できず良好な画像)
△:ランク3.5〜4.5(うろこムラが確認できるが、実用上問題なし)
×:ランク3以下(うろこムラが多く確認でき、実用上問題あり)
とした。
○:ランク4.5以上(うろこムラはほとんど確認できず良好な画像)
△:ランク3.5〜4.5(うろこムラが確認できるが、実用上問題なし)
×:ランク3以下(うろこムラが多く確認でき、実用上問題あり)
とした。
1 マグネットローラ
2 現像スリーブ
3 芯軸
4 現像剤担持体
5 現像剤規制部材
6 現像剤攪拌部材
7 現像剤収容槽
8 現像剤
10 現像装置
11 像担持体
N1 現像剤搬送極
P 固定磁極(剤切れ極)
N2 現像剤汲み上げ極
S1 現像極
N3 現像剤搬送極
S2 現像剤搬送極
R 剤切れ極の反発力によって現像済みの現像剤が現像剤収容槽の中に落とされる領域(剤切れ領域)
2 現像スリーブ
3 芯軸
4 現像剤担持体
5 現像剤規制部材
6 現像剤攪拌部材
7 現像剤収容槽
8 現像剤
10 現像装置
11 像担持体
N1 現像剤搬送極
P 固定磁極(剤切れ極)
N2 現像剤汲み上げ極
S1 現像極
N3 現像剤搬送極
S2 現像剤搬送極
R 剤切れ極の反発力によって現像済みの現像剤が現像剤収容槽の中に落とされる領域(剤切れ領域)
Claims (15)
- (a)複数の固定磁極を表面部分に有する円筒状又は円柱状の磁界発生手段と、該磁界発生手段の軸と同軸上に内包する形で配置された回転可能な非磁性材料で構成される中空体(現像スリーブ)と、とからなる現像剤担持体と、(b)前記現像剤担持体に担持されて、該現像剤担持体に対向するように設けられた像担持体に搬送される、現像剤の量を規制する現像剤規制部材と、(c)前記現像剤担持体の回転方向による前記現像剤規制部材の上流側に設けて、現像剤収容槽内に収容された現像剤を前記中空体(現像スリーブ)の軸方向に搬送する、スクリュー状に形成された攪拌部材と、を少なくとも有する現像装置において、
トナー濃度の薄くなった現像済みの現像剤を前記中空体(現像スリーブ)から前記現像剤収容槽内に落とす剤切れ領域を前記中空体(現像スリーブ)の外表面に形成するように前記磁界発生手段の表面部分に剤切れ極を設け、そして、前記現像剤担持体の回転方向による該剤切れ極の下流であって前記現像剤規制部材と前記攪拌部材との間に前記現像剤収容槽内から現像剤を汲み上げる現像剤汲上げ極のみを前記固定磁極として設けたことを特徴とする現像装置。 - 前記剤切れ極が、前記固定磁極(現像剤汲上げ極)と、これに隣接する上流側に設けた現像剤搬送極であって前記固定磁極(現像剤汲上げ極)と協働して前記剤切れ領域を形成する固定磁極(現像剤搬送極)と、を同極にすることによって形成される、前記固定磁極(現像剤汲上げ極)及び前記固定磁極(現像剤搬送極)とは異極となる磁極であることを特徴とする請求項1に記載の現像装置。
- 前記剤切れ極が、前記固定磁極(現像剤汲上げ極)と、これに隣接する上流側に設けた現像剤搬送極であって前記固定磁極(現像剤汲上げ極)と協働して前記剤切れ領域を形成する固定磁極(現像剤搬送極)と、が同極になるように設けられていると共に、これらの磁極の間に、前記固定磁極(現像剤汲上げ極)及び前記固定磁極(現像剤搬送極)とは同極又は異極となる磁極が、前記剤切れ極として設けられていることを特徴とする請求項1に記載の現像装置。
- 前記現像済みの現像剤を前記現像剤収容槽まで搬送する現像剤搬送極が、前記磁界発生手段の固定磁極として、現像極から現像剤汲上げ極に至る間に少なくとも1つ設けられていると共に、前記剤切れ領域が、少なくとも1つの現像剤搬送極のうち最も前記現像剤汲上げ極寄りの現像剤搬送極から前記現像剤汲み上げ極に至る間に設けられていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の現像装置。
- 前記剤切れ極の上流側に隣極する固定磁極(現像剤搬送極)並びに前記剤切れ極の下流側に隣極する前記固定磁極(現像剤汲み上げ極)が、前記剤切れ領域の両端から前記剤切れ極の両隣の固定磁極(現像剤搬送極)及び固定磁極(現像剤汲み上げ極)にかけての磁束密度の立ち上がりの変化が急激に大きくなるように、設けられていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の現像装置。
- 前記剤切れ極の両隣の固定磁極から前記剤切れ極かけての領域における磁束密度が10mT以下となる領域の幅が、75度以上であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の現像装置。
- 前記剤切れ極の上流側に隣接する現像剤搬送極の位置が、水平方向に対して30度から35度上流側に位置していることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の現像装置。
- 前記剤切れ極の上流側に隣接する現像剤搬送極の磁束密度が、35mT以下であることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の現像装置。
- 前記剤切れ領域における前記中空体の法線方向の磁気力の向きが、前記現像済みの現像剤を前記中空体の外表面から引き離す向きに選定されていることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の現像装置。
- 前記剤切れ領域における剤切れ開始部から現像剤規制部材部までの磁気力和が、60〜100μNであることを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の現像装置。
- 前記中空体が、その表面にランダムな楕円形状の打痕を多数有していることを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項に記載の現像装置。
- 前記現像剤を構成する磁性キャリアの粒径が、20〜50μmであることを特徴とする請求項1〜11のいずれか1項に記載の現像装置。
- 前記磁性キャリアが、磁性体で構成される芯材とその表面を被覆した樹脂膜とを有し、そして、該樹脂膜が、アクリル系樹脂とメラミン樹脂とを架橋させて得た樹脂成分及び帯電調整剤を含有していることを特徴とする請求項12に記載の現像装置。
- 現像剤担持体、現像剤供給部材、及び、現像剤規制部材を少なくとも有する現像装置、並びに、像担持体及び帯電ローラを有するプロセスカートリッジにおいて、該現像装置として、請求項1〜13のいずれか1項に記載の現像装置を有することを特徴とするプロセスカートリッジ。
- プロセスカートリッジ、光書き込み手段、転写部材、及び、定着装置を少なくとも有する画像形成装置において、プロセスカートリッジとして、請求項14に記載のプロセスカートリッジを有することを特徴とする画像形成装置。
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