JP6604185B2 - 現像装置および画像形成装置 - Google Patents

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Description

この発明は、現像装置、および、その現像装置を用いた画像形成装置に関する。
電子写真方式の画像形成装置では感光体上に形成した静電潜像に現像装置から現像剤を供給しトナー画像を形成する。現像装置は、現像剤補給部、現像槽、現像剤供給部材、現像剤担持体、規制部材、現像剤撹拌・搬送部材部材を備える。
補給された現像剤は、現像槽内で現像剤撹拌・搬送部材によって撹拌・搬送され、現像剤供給部材を介して現像剤担持体上へ供給される。供給された現像剤は、ブレード状の規制部材と現像剤担持体との隙間(Db)で余分な量がすりきられることによって、現像剤搬送量が均一となり、そのまま感光体対向部へ搬送される。
規制部材の材料は磁性体が多く使用されている。規制部材を磁性体にすることで、現像剤担持体との間で磁界が形成され、規制部材表面に磁気吸引力が働くため、よりすりきりやすくなり、現像剤搬送量が減る。すなわち、隙間(Db)に対する搬送量の感度が低減する。
さらに規制部材に磁石を用いることで、規制部材表面の磁気吸引力をより高める技術も知られている。規制部材に磁石を使用し、磁気吸引力を高めることで、隙間(Db)に対する搬送量の感度を低減し、隙間(Db)が変動しても搬送量を変動しにくくすることができる。
特開2014−219694号公報(特許文献1)には、磁性の規制部材に磁石を取り付け、現像剤担持体の回転方向に沿って見た場合には、規制部材の上流側に非磁性部材を配置することで、規制部材の上流側側面への現像剤の付着を防止する技術が開示されている。
特開2014−219694号公報
一方、規制部材に磁石を使用すると、規制部材表面だけでなく規制部材側面からも磁力線が発生し、磁気吸引力が発生する。その力に引っ張られた現像剤が規制部材側面に付着する。付着した現像剤は振動などで現像剤担持体の上に不定期に落下するが、十分に摩擦帯電していない現像剤であるため、黒斑点といった画像不良に要因になり得る。
上述の特許文献1に開示される技術では、規制部材を現像剤担持体回転方向から非磁性体、磁石、磁性体という構成にすることで、物理的に磁石側面への現像剤の付着を防止し、かつ規制部材表面の磁気吸引力を高めている。
しかしながら、上記構成では磁石の周りに非磁性体、磁性体の2部品が必要となり、コストが高くなるという課題がある。また、磁気吸引力が高いほどDbに対する搬送量の感度を低減できるが、特許文献1では規制部材に単極の磁石を用いているため磁気吸引力が高くなりにくく、磁気吸引力を高めるためには磁石の体積を大きくする等コストが高くなるという課題もある。
この発明の目的は、上記課題に鑑みてなされたものであり、簡易な構成により規制部材の側面への現像剤の付着を抑制することを可能とする構成を備えた、現像装置、および、その現像装置を用いた画像形成装置を提供することにある。
この現像装置においては、表面にN極およびS極が交互に配置されたマグネットローラー、および、上記マグネットローラーの表面に対して回動可能に設けられた現像スリーブを含む現像ローラーと、上記現像スリーブの表面に対して対向配置される規制部材と、を備える現像装置であって、以下の構成を備える。
上記マグネットローラーは、上記規制部材が対向する位置に規制極が配置されており、上記規制部材は、上記現像スリーブに対向する位置に磁石を含み、上記規制部材は、上記現像スリーブに対向する位置に磁石を含み、上記磁石は、上記現像スリーブに対向する面の磁束密度が、反対側の面よりも高い。
他の形態においては、上記規制部材の上記磁石において、上記現像スリーブの回動方向の下流側の極性が、上記マグネットローラーの上記規制極とは同極である。
他の形態においては、上記磁石は、中心部にN極領域を有し、上記N極領域を取り囲むようにS極領域が設けられている。
この画像形成装置においては、上述のいずれかに記載の現像装置を備える。
この現像装置、および、その現像装置を用いた画像形成装置においては、簡易な構成により規制部材の側面への現像剤の付着を抑制することを可能とする。
実施の形態における画像形成装置の概略構成を示す図である。 実施の形態における画像形成装置に用いられる現像装置の構成を示す側面図である。 課題を有する規制部材の構造を示す断面模式図である。 実施の形態における規制部材の構造を示す断面模式図である。 実施例1における規制部材の構造を示す断面模式図である。 実施例2における規制部材の構造を示す断面模式図である。 実施例3における規制部材の構造を示す断面模式図である。 比較例1における規制部材の構造を示す断面模式図である。 比較例2における規制部材の構造を示す断面模式図である。 各実施例および各比較例の規制部材下流表面への現像剤の付着の有無、および画像評価を行った結果を示す図である。 各実施例および各比較例の現像ローラーと規制部材の隙間と現像剤搬送量との関係を示す図である。
本発明に基づいた実施の形態における現像装置および画像形成装について、以下、図を参照しながら説明する。以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。同一の部品、相当部品に対しては、同一の参照番号を付し、重複する説明は繰り返さない場合がある。また、各実施の形態における構成を適宜組み合わせて用いることは当初から予定されていることである。また、図面においては構造の理解を容易にするために、実際の寸法とは比率を異ならせて記載している。
(画像形成装置1の概略構成)
図1を参照して、実施の形態における画像形成装置1の概略構成について説明する。図1は、画像形成装置1の全体構成を示す図である。実施の形態における画像形成装置1は、その内部の略中央部にベルト部材として中間転写ベルト2を備えている。
中間転写ベルト2の下部水平部の下には、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各色にそれぞれ対応する4つの作像ユニット6Y,6M,6C,6Kが中間転写ベルト2に沿って並んで配置されている。
作像ユニット6Y,6M,6C,6Kは、感光体ドラム7Y,7M,7C,7Kをそれぞれ有している。各感光体ドラム7Y,7M,7C,7Kの周囲には、その回転方向に沿って順に、帯電器8と、プリントヘッド部9と、現像装置50と、中間転写ベルト2を挟んで各感光体ドラム7Y,7M,7C,7Kと対向する1次転写ローラー11Y,11M,11C,11Kがそれぞれ配置されている。
中間転写ベルト2の中間転写ベルト駆動ローラー5で支持された部分には、2次転写ローラー3が圧接されており、2次転写ローラー3と中間転写ベルト2とのニップ部が、2次転写領域30になっている。2次転写領域30の後流側の搬送路41の下流位置には、加熱ローラー23および加圧ローラー22を含む定着装置20が配置されている。加熱ローラー23と加圧ローラー22との圧接部が定着ニップ領域31となっている。
画像形成装置1の下部には、給紙カセット17が着脱可能に配置されている。給紙カセット17の内部に積載収容された用紙Pは、給紙ローラー18の回転によって最上部のものから1枚ずつ搬送路40に送り出される。中間転写ベルト2の最下流側の作像ユニット6Kと2次転写領域30との間には、レジストセンサーを兼用する画像濃度(AIDC)センサー19が設置されている。
上記構成を備える画像形成装置1においては、外部装置(例えばパソコン)から画像形成装置1の画像信号処理部(図示せず)に画像信号が入力される。画像信号が入力された画像信号処理部では、この画像信号をイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックに色変換したデジタル画像信号を作成する。各作像ユニット6Y,6M,6C,6Kのプリントヘッド部9は、それぞれデジタル画像信号に基づいて発光し、各感光体ドラム7Y,7M,7C,7Kに対して露光を行なう。
各感光体ドラム7Y,7M,7C,7Kの上に形成された静電潜像は、各現像装置50によりそれぞれ現像されて各色のトナー画像となる。各色のトナー画像は、各1次転写ローラー11Y,11M,11C,11Kの作用により、矢印A方向に移動する中間転写ベルト2上に順次重ね合わされて1次転写される。
中間転写ベルト2上に形成されたトナー画像は、中間転写ベルト2の移動にしたがって2次転写領域30に達する。この2次転写領域30において、重ね合わされた各色トナー画像は、2次転写ローラー3の作用により、用紙Pに一括して2次転写される。
用紙Pに2次転写されたトナー画像は、定着ニップ領域31に達する。この定着ニップ領域31において、トナー画像は、加熱ローラー23および加圧ローラー22の作用により用紙Pに定着される。トナー画像が定着された用紙Pは、排紙ローラー14を介して排紙トレイ13に排出される。
なお、画像形成装置1は、上記の構成に限定されず、図示していないが、複数の現像装置を保持させた回転式現像装置を回転させて、各現像装置を順々に感光体ドラムに導くようにしてフルカラーの画像形成を行なうようにしたフルカラーの画像形成装置や、白黒の画像形成を行う画像形成装置であってもよい。
(現像装置50)
図2を参照して、上記画像形成装置1に用いられる現像装置50の概略構成について説明する。図2は、現像装置50の構成を示す側面図である。
現像装置50は、感光体ドラム上の静電潜像を現像する2成分現像装置であり、磁性材料を含む現像剤として、磁性キャリアとトナー粒子とを用い、反転現像により静電潜像を可視トナー画像とするものである。
現像装置50は、現像剤を収容するハウジング55を有し、ハウジング55の内部の所定位置には、ハウジング55に対して回転軸を中心として回動可能に、現像ローラー51、第1撹拌部材53、および、第2撹拌部材54が収容されている。現像ローラー51の表面に対して対向する位置には、規制部材52が設けられている。
現像ローラー51、第1撹拌部材53、および、第2撹拌部材54は、それぞれの回転軸方向(図中のL1方向)に延びる方向に沿って平行に配置されている。
第2撹拌部材54は、主として、トナー粒子を撹拌する機能を有し、第1撹拌部材53は、主として、トナー粒子を現像ローラー51に搬送する機能を有している。第1撹拌部材53、および、第2撹拌部材54により、現像ローラー51に現像剤を供給する現像剤供給機構として機能する。
規制部材52は、現像ローラー51の表面に位置し、回動する現像スリーブ511(図3参照)に所定の隙間(Db)を隔てて対向配置され、現像スリーブ511の軸方向に沿って延びる形態を有している。
現像ローラー51は、表面にN極およびS極が交互に配置されたマグネットローラー512(図3参照)と、このマグネットローラー512の表面に対して回動可能に設けられた現像スリーブ511とを含む。マグネットローラー512の磁極S,Nの磁力により現像ローラー51の外周面に現像剤が保持される。本実施の形態のマグネットローラー512は、5極(S極×3、N極×2)である。この状態で、現像スリーブ511を回動させて、現像スリーブ511の外周面に保持された現像剤を感光体ドラムと対向する現像領域に向けて搬送する。
現像剤を搬送する途中領域には、板状の形態を有する規制部材52がハウジング55に取り付けられている。この規制部材52の端部を、現像ローラー51の内周側に設けられたマグネットローラー512における規制極となる磁極Sと対向させる。現像スリーブ511の外周面と規制部材52の端部との間は、所定の隙間Dbが保たれている。この規制部材52によって、現像ローラー51の外周面に保持されて現像領域に搬送される現像剤の量が規制される。具体的には、現像ローラー51の外周面に供給された現像剤は、ブレード状の規制部材52と現像ローラー51との隙間(Db)で、現像剤が規制部材52に直接接触し、余分な量が規制部材52にすりきられることによって、現像剤搬送量が均一となり、そのまま感光体対向部へ搬送される。
規制部材52により規制された現像剤は、現像ローラー51により感光体ドラムと対向する現像領域に導かれ、この現像剤中におけるトナー粒子が、感光体ドラムに形成された静電潜像の部分に供給され、感光体ドラムに形成された静電潜像を現像する。
次に、図3および図4を参照して、本実施の形態における規制部材の構成について、その規制部材下流側面への現像剤の付着防止効果を説明する。図3は、課題を有する規制部材の構造を示す断面模式図、図4は、実施の形態における規制部材の構造を示す断面模式図である。
規制部材に磁石を用いる場合、規制部材表面にN極とS極とが交互に配置されることで規制部材表面に磁力線が形成されやすくなり、磁気吸引力が向上する効果がある。しかし、図3に示すように、現像スリーブ511側の磁極がNの磁石522と、現像スリーブ511側の磁極がSの磁石523とを並べて配置した場合に、規制部材の表面の磁束密度と裏側の磁束密度が同じである場合には、単位体積当たりの磁化密度が高い場所は規制部材表面と裏側の両方に形成される。
磁力線(図中の破線)は磁化密度が高い場所から異なる極の磁化密度が高い場所に多く形成されるため、規制部材の下流側の側面にも磁力線が形成され、現像剤が付着する。
一方、図4に示すように、本実施の形態においては、磁石522Aは、現像スリーブ511側の磁極がN極であるが、現像スリーブ511に対向する面の磁極Nの磁束密度が、反対側の面のS極よりも高なるように設けられている。同様に、磁石522Bは、現像スリーブ511側の磁極がS極であるが、現像スリーブ511に対向する面の磁極Sの磁束密度が、反対側の面のN極よりも高なるように設けられている。
この構成により、規制部材の下流側の側面において磁力線が形成しにくくなり、規制部材の下流側の側面への現像剤の付着を抑制できる。本実施の形態に示す、片側の面だけ磁束密度が高い磁石は、片面多極着磁と呼ばれる方法で作成できる。
たとえば、リング状の強い磁石を長手方向にN極S極を交互に並べて一体にしてロール化させ、シート状の磁石の材料に回転させながら接触させることで、シート表面に単位体積当たりの磁化密度が高い部分が交互に形成される。
(実施例1:規制部材52A)
次に、実施の形態における規制部材の各実施例の構造について以下説明する。図5は、実施例1における規制部材52Aの構造を示す断面模式図である。規制部材52Aは、現像スリーブ511の表面に対して対向配置され、規制部材52Aと現像スリーブ511の表面との隙間は、予め所定の隙間Dbに設定されている。
本実施例における規制部材52Aは、規制ブレード521の先端に磁石を設け、この磁石は、N極とS極とが交互に並んだ磁界を有している。具体的には、現像スリーブ511の回動方向(図中のF1方向)で見た場合に、上流側に現像スリーブ511に対向する表面がS極の磁石522と、下流側に現像スリーブ511に対向する表面がN極の磁石523とを配置している。
磁石522,523の厚みは1mm、幅1.6mm、規制ブレード521の幅(W1)は1.6mmである。本実施例では、上流側に位置する磁石522のS極側の磁力は30mt、N極側の磁力は10mTである。下流側に位置する磁石523のN極側の磁力は30mt、S極側の磁力は10mTである。つまり、磁石522および磁石523は、現像スリーブ511に対向する面の磁束密度が、反対側の面よりも高く設けられている。
本実施例では、規制部材52Aの形状はブレード状を用いたが、この形状に限ったものではない。たとえば、円筒形状などが挙げられる。本実施例では、規制ブレード521に磁石522,523を貼付したが、規制ブレード521自体が磁石体であり、磁石522,523が、規制ブレード521に一体に形成されていてもよい。現像ローラー51の規制極はS極である。
この構成により、N極とS極が交互に配置されることで規制部材52Aの表面の磁気吸引力を高めることができ、さらに、規制部材52Aの表面の磁束密度が裏側の磁束密度より高いため、規制部材52Aの側面からの磁力線の形成が抑制され、規制部材52Aの下流側の側面への現像剤の付着を防止できる。また、磁石単体で容易に実現できる構成であるため、低コスト化を図ることができる。
図10に規制部材の下流側の側面への現像剤の付着の有無、および画像評価を行った結果を示す。評価機械は市販のコニカミノルタ社製「bizhub PRO C554」(波長780nmのレーザ露光・反転現像・中間転写体のタンデム方式カラー複合機)を実施例に示すように改造を行なったものを用いた。画像の評価は低コスト化によって充填現像剤量が少ない状況を想定して、充填現像剤量を市販品から30g削減し、さらにDbを規制部材の長手方向で製品の上下限である±0.1mmに調整し濃度ムラの起きやすい状態にした。
ハーフトーン画像を出力して現像剤搬送量ムラに起因する画像濃度ムラがないか目視で確認し、目視で確認でき、品質上NGレベルであるものを「F」、目視で確認できるが品質上問題ないものを「C」、目視でわずかに確認できるが品質上問題ないものを「B」、目視で確認できないものを「A」とした。以下に示す実施例および比較例においても同様である。
実施例1では、現像剤の付着の評価は「B」、および、画像濃度ムラの評価は「A」であった。
(実施例2:規制部材52B)
図6を参照して、実施例2における規制部材52Bについて説明する。図6は、実施例2における規制部材52Bの構造を示す断面模式図である。基本的構成は、上記実施例1と同様であり、相違点は、磁石の配置が逆である。具体的には、現像スリーブ511の回動方向(図中のF1方向)で見た場合に、上流側に現像スリーブ511に対向する表面がN極の磁石523と、下流側に現像スリーブ511に対向する表面がS極の磁石522とを配置している。
磁石522,523の厚みは1mm、幅1.6mm、規制ブレード521の幅(W1)は1.6mmである。本実施例では、上流側に位置する磁石523のN極側の磁力は30mt、S極側の磁力は10mTである。下流側に位置する磁石522のS極側の磁力は30mt、N極側の磁力は10mTである。つまり、磁石522および磁石523は、現像スリーブ511に対向する面の磁束密度が、反対側の面よりも高く設けられている。
本実施例では、規制部材52Bの形状はブレード状を用いたが、この形状に限ったものではない。たとえば、円筒形状などが挙げられる。本実施例では、規制ブレード521に磁石522,523を貼付したが、規制ブレード521自体が磁石体であり、磁石522,523が、規制ブレード521に一体に形成されていてもよい。現像ローラー51の規制極はS極である。
図10に規制部材下流表面への現像剤の付着の有無、および画像評価を行った結果を示す。評価条件は、実施例1と同様である。実施例2では、現像剤の付着の評価は「B」、および、画像濃度ムラの評価は「A」であった。実施例1では、現像スリーブ511の回動方向の下流側の極性が、マグネットローラー512の規制極と反対の極であったが、実施例2では、現像スリーブ511の回動方向の下流側の極性が、マグネットローラー512の規制極と同極(S極)であったことから、現像ローラー51からの磁力線が規制部材上流側に向かい規制部材下流側面への現像剤の付着をさらに低減できた。
(実施例3:規制部材52C)
図7を参照して、実施例3における規制部材52Cについて説明する。図7は、実施例3における規制部材52Cの構造を示す断面模式図である。基本的構成は、上記実施例1と同様であり、相違点は、磁石の配置にある。具体的には、中心部にN極領域の磁石525を有し、このN極領域に磁石525を取り囲むようにS極領域の磁石524が設けられている。
磁石524の厚みは1mm、幅1.6mm、規制ブレード521の幅(W1)は1.6mmである。本実施例では、N極領域の磁石525の磁力が30mTであり、S極領域の磁石524の磁力が20mTであり、中央に位置する磁石522の磁力が15mTである。なお、磁石524の裏面側は、S極の1mTである。
本実施例では、規制部材52の形状はブレード状を用いたが、この形状に限ったものではない。たとえば、円筒形状などが挙げられる。本実施例では、規制ブレード521に磁石524,525を貼付したが、規制ブレード521自体が磁石体であり、磁石524,525が、規制ブレード521に一体に形成されていてもよい。現像ローラー51の規制極はS極である。
図10に規制部材下流表面への現像剤の付着の有無、および画像評価を行った結果を示す。評価条件は、実施例1と同様である。実施例3では、現像剤の付着の評価は「A」、および、画像濃度ムラの評価は「A」であった。本実施例では、N極領域の磁石525を取り囲むようにS極領域の磁石524が設けられていることから、規制部材の側面から磁力線が出難くなり、規制部材の側面への現像剤付着防止効果をより高めることができた。
(比較例1)
図8を参照して、比較例1における規制部材52Xについて説明する。図8は、比較例1における規制部材52Xの構造を示す断面模式図である。この比較例における規制部材52Xは、規制ブレード521の先端に磁石526が設けられている。この磁石は、現像スリーブ511に対向する表面がN極である。磁石525の厚みは1mm、幅1.6mm、規制ブレード521の幅(W1)は1.6mmである。磁石526の表面のN極の磁力は30mT、裏面のS極の磁力も30mTである。現像ローラー51の規制極はS極である。
図10に規制部材下流表面への現像剤の付着の有無、および画像評価を行った結果を示す。評価条件は、実施例1と同様である。比較例1では、現像剤の付着の評価は「F」、および、画像濃度ムラの評価は「F」であった。
(比較例2)
図9を参照して、比較例2における規制部材52Yについて説明する。図9は、比較例2における規制部材52Yの構造を示す断面模式図である。この比較例における規制部材52Eは、規制ブレード521の先端に、現像スリーブ511の回動方向(図中のF1方向)で見た場合に、上流側に現像スリーブ511に対向する表面がS極の磁石528と、下流側に現像スリーブ511に対向する表面がN極の磁石529とを配置している。磁石528,529の厚みは1mm、幅1.6mm、規制ブレード521の幅(W1)は1.6mmである。上流側に位置する磁石528のS極側の磁力は30mt、N極側の磁力は30mTである。下流側に位置する磁石529のN極側の磁力は30mt、S極側の磁力は30mTである。現像ローラー51の規制極はS極である。
図10に規制部材下流表面への現像剤の付着の有無、および画像評価を行った結果を示す。評価条件は、実施例1と同様である。比較例2では、現像剤の付着の評価は「F」、および、画像濃度ムラの評価は「B」であった。
図9から読み取れるように、規制部材に、NS極が交互に並んだ磁石を用い、規制部材の現像スリーブと対向する面の磁束密度が裏側の磁束密度より小さくすることで、規制部材の下流側の現像剤付着を抑制し、Dbの変動による濃度ムラも抑制可能とする。さらに、規制部材の表面の磁気吸引力がを高まることで、Dbに対する搬送量の感度を低減し、Dbが変動しても搬送量が変動しにくくなり、濃度ムラも防止できる。
図11に各実施例および各比較例の現像ローラー51と規制部材の隙間と現像剤搬送量との関係を示す。現像ローラ−51と規制部材との隙間に対する搬送量の変化は、実施例3が最も小さい、実施例3に示す構成は、隙間Dbの変動に対して現像剤搬送量が変動しにくい構成である。実施例3では、S極−N極−S極の構成にすることで、規制面の吸着力をより大きくすることができ磁気規制力が増し、現像ローラ−51と規制部材の隙間の変化に対し搬送量が変化しにくくなったと考えられる。
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、および、範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
1 画像形成装置、2 中間転写ベルト、3 2次転写ローラー、5 中間転写ベルト駆動ローラー、6Y,6M,6C,6K 作像ユニット、7Y,7M,7C,7K 感光体ドラム、8 帯電器、9 プリントヘッド部、11Y,11M,11C,11K 1次転写ローラー、13 排紙トレイ、17 給紙カセット、18 給紙ローラー、19 画像濃度(AIDC)センサー、20 定着装置、22 加圧ローラー、23 加熱ローラー、30 2次転写領域、31 定着ニップ領域、40 搬送路、41 搬送路、50 現像装置、51 現像ローラー、52,52A,52B,52C,52D 規制部材、53 第1撹拌部材、54 第2撹拌部材、55 ハウジング、511 現像スリーブ、512 マグネットローラー、522,522A,523A,523,524,525,526 磁石。

Claims (3)

  1. 表面にN極およびS極が交互に配置されたマグネットローラー、および、前記マグネットローラーの表面に対して回動可能に設けられた現像スリーブを含む現像ローラーと、
    前記現像スリーブの表面に対して対向配置される規制部材と、を備える現像装置であって、
    前記マグネットローラーは、前記規制部材が対向する位置に規制極が配置されており、
    前記規制部材は、
    前記現像スリーブに対向する位置に磁石を含み、
    前記磁石は、前記現像スリーブに対向する面の磁束密度が、反対側の面よりも高く、
    前記磁石は、中心部にN極領域を有し、前記N極領域を取り囲むようにS極領域が設けられている、現像装置。
  2. 前記規制部材の前記磁石において、前記現像スリーブの回動方向の下流側の極性が、前記マグネットローラーの前記規制極とは同極である、請求項1に記載の現像装置。
  3. 請求項1または請求項2に記載の現像装置を備える、画像形成装置。
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