JPH01131586A - 粉体現像剤搬送部材とその製造方法とそれを備えた現像装置 - Google Patents

粉体現像剤搬送部材とその製造方法とそれを備えた現像装置

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JPH01131586A
JPH01131586A JP18747788A JP18747788A JPH01131586A JP H01131586 A JPH01131586 A JP H01131586A JP 18747788 A JP18747788 A JP 18747788A JP 18747788 A JP18747788 A JP 18747788A JP H01131586 A JPH01131586 A JP H01131586A
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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〕 本発明は電子写真複写機、電子写真式のレーザービーム
プリンタ、LEDプリンタ等情報記録装置等の画像形成
機器に適用される粉体現像剤搬送部材(スリーブ、ベル
ト、ローラ、マグネットローラ)やこれを備えた乾式現
像装置に関する。更に詳しくは現像剤搬送部材の搬送表
面を適度の表面形状にする製造方法及び製造された搬送
部材及びそれを有する現像装置に係る。
〔背景技術〕
定形粒子或いは不定形粒子でブラスト処理された現像剤
搬送部材(以下スリーブという)を用いた現像装置が特
開昭57−66455号、特開昭57−116372号
に記載されている。
不定形粒子によりブラスト処理されたスリーブは一成分
現像剤を適度に摩擦帯電し、かつ搬送力も安定する優れ
た特性を有している。
ところが、ステンレス鋼(SUS316)スリーブを粒
度#400の不定形粒子でサンドブラスト処理をした表
面粗面化スリーブを使用し、近来の画像性の水準をさら
に高めるべく、小径トナー粒子を用いて連続複写テスト
を行ったところ以下の現象が生じた。
(1)連続複写動作を続けたところ2000〜5000
枚の時に画像濃度が1.3から1.0へと低下していた
(2)画像濃度が低下した現像器で一面べ夕黒の原稿を
画出しするとスリーブ回転周期に対応して画像濃度の低
い白く抜けた様に画が発生した。
(3) (2)における現像器でスリーブ表面のトナー
を取り除きその後更に溶剤でスリーブ上清浄後側出しを
行うと画像濃度は回復した。
そこでまず現象(1)のトナーの摩擦帯電量を測定した
ところスタート時の帯電量のA以下となっていて帯電量
の低下が画像濃度を低くしていることが解った。
同様に現象(2)について調べたところ白く抜けたとこ
ろも帯電量の低下によるものであった。しかし現象(3
)に見られる修正はトナーが劣化したためでは無(スリ
ーブが原因で問題が発生したことを裏けていると推測さ
れる。そこでスリーブ上を電子顕微鏡等で観察すると表
面の凹凸部の特に凹部に何か埋めこまれている状態が観
察できた。
この物質を分析するとトナーの成分中の樹脂バインダー
であることがわかった。凹部がバインダーで被われてい
るためトナーも樹脂であることより樹脂同志の接触が多
発し、十分な帯電が得られず、トナー帯電量は低下した
ものである。特に凹部の深いところでは樹脂が強く付着
し、不定形粒子でプラストしているがために凹凸形状の
鋭利なことが更に付着を強めていることが判明した。
次に鋭利な凹凸形状はスリーブ表面に樹脂を付着させる
ことが解ったので、定形粒子によるブラスト処理により
表面を滑らかな凹凸から成る粗面にしたスリーブを用い
れば、上記の問題が解決されると考えられる。そこで粒
度# 400の定形粒子を用いたサンドブラスト処理を
施したスリーブを用いて連続複写を行ったところ、大半
は良好であったが特別な条件下では、更に新たに以下の
問題を生じた。
(4)極端にトナー消費量の少ない白地の多い原稿、ノ
コヒーを2000〜5000枚はど続けたところ画像濃
度は徐々に低下した。
(5)画像濃度が低下した現像器で連続的にベタ黒コピ
ーを何枚か続けたところ画像濃度は回復し始めた。
(6)低湿環境下でコピーをしたところ画像濃度がすぐ
に低下するとともにスリーブ表面のところどころに現像
剤の塗布ムラを生じた。
そこで現象(4)のスリーブ表面にはトナー粒子層が付
着しており、その帯電量を測定したところスタート時の
塗布トナー量の帯電量よりかなり高いことが確認された
。またその付着トナー粒径を測定したところ粒径1〜5
μのトナーが主体であり、容器内に主として収容してい
るトナー粒径(7〜12μ)と比べて明らかに粒径が小
さかった。
これらの現象(・4〜6)について検討する。まずトナ
ーはスリーブの粗面との摩擦によって電荷が与えられる
と、トナーと反対極性の電荷がスリーブ上に誘起され、
これと引き合う鏡映力によってスリーブ上に吸着される
が、この際微小トナー(1〜5μ)の方が大半のトナー
(7〜12μ)より帯電量が大きいため微小トナーがス
リーブ表面に薄(コーティングされてしまう。この微小
トナー薄層が現像に寄与するトナーのスリーブとの接触
を妨害して現像に最も寄与する粒径のトナーには充分に
摩擦帯電が与えられず濃度低下が生ずる(帯電量測定時
は表面トナー全部を計るため帯電量は大きく測定される
)。低湿時は微小トナーの帯電量アップがよりいっそう
拡大されるためスリーブに供給されるトナーの搬送力が
低下し、塗布ムラも生じるといった特別条件下での問題
が見られた。
尚、定形粒子によりブラスト処理されたスリーブ表面は
各々が滑らかな微小凹面から成る粗面である為、不定形
粒子によりブラスト処理された鋭利な凹凸から成る粗面
に比べて、トナーのスリーブ表面に対する接触面積が広
くなり、摩擦帯電量が多くなるものと推定される。いず
れにせよこのような特性が微小トナーの過度の摩擦帯電
を招来し、前記不都合を招来する。
特に、現像部に於いて振動電界を形成し、これによって
静電潜像保持体にトナーを付着、離脱させる工程を繰り
返し、最終的に潜像の電位に応じた量のトナーを潜像保
持体上に残す現・偉力式に於いては、トナーを良好に振
動運動させる為に、適度の帯電が望まれる。
〔発明の目的〕
本発明の目的は不定形粒子でブラスト処理された現像剤
搬送部材、及びそれを用いて現像装置の欠点、及び定形
粒子でブラスト処理された現像剤搬送部材とそれを用い
た現像装置の欠点を解決し、現像剤の帯電量低下を防止
し、かつ現像剤の搬送力を安定させることである。
〔発明の概要〕
本発明では、現像剤搬送部材として定形粒子と不定形粒
子の混合剤でブラスト処理されたものを使用する。これ
によりトナーの樹脂成分の不着量を減少させ、微粉トナ
ーの付着量も減少させ、長期にわたって帯電量を安定さ
せ、搬送力も安定化させることができた。
〔実施例〕
第1図に於いて、1は潜像保持部材で通常は電子写真感
光体であり以下感光ドラムと称す。2は周知の静電潜像
形成部、3は潜像を顕画像化するところの本発明に係る
現像装置、4は顕画像化された感光ドラム上のトナー像
を転写材へ転写させ、転写材をドラムから分離させる周
知の転写分離部、5はドラム上の残トナーをクリーニン
グするところの周知のクリーニング部である。現像剤と
しては磁性粒子を樹脂中に結合した磁性トナーが使用さ
れる。
感光ドラムl上には潜像形成部2によって静電潜像が形
成される。更に感光ドラムは矢印Aの方向に回転して現
像器2に達する。現像器2は一成分現像剤としての磁性
トナーを入れる容器ホッパー10、ホッパー10から上
記トナーをスリーブ近傍へ送ることとトナーの流動性を
高める撹拌手段9と、固定されたマグネット8とその外
側を矢印B方向に回転する非磁性スリーブ7とが設けら
れている。スリーブ7はドラムlと対向する現像部へト
ナーを搬送し、ドラムに付与する。
又、スリーブ7上のトナー層の厚みは、スリーブを間に
してマグネット8の磁極N、に対向する磁性ブレード6
 (U、S、Pat、 No、4,387,6°64参
照)によって規制される。スリーブとドラムと対向する
現像位置で現像磁極S、によってトナーは補立ちし、ド
ラムl上の潜像とスリーブとの間の電界によりスリーブ
7上のトナーは飛翔し顕画像化する。
この時トナーが飛翔し易い様にスリーブ7に現像バイア
ス電圧を電源11で印加する。スリーブ7には電源11
により交番バイアス電圧を印加する。
これによってスリーブ7からドラムlに向って飛翔した
トナーは、ドラム1に付着、離脱を繰り返し、最終的に
、即ちドラムが現像部を離れる際には、潜像の電位に対
応したトナーがドラムに付着した状態でドラム上に残っ
ている。
尚、上記交番電圧とは、ピーク値が正、負交互に現われ
るものばかりでなく、正電圧側だけで、或いは負電圧側
だけで振動する電圧も含むものである。また本発明は如
上の交番バイアス電圧をスリーブ7に印加して現像部に
振動電界を形成する現像装置に有用であるが、スリーブ
に直流バイアス電圧を印加する現像装置にも適用できる
さて、ドラム上のトナーは転写部4において転写材へと
転写され、定着部(図示せず)で転写材へと定着される
。一方ドラム上の残トナーはクリーニング部5でクリー
ニングされ、次の潜像形成にそなえる。
装置の一例の諸元は次の通りである。
マグネット8の強さは、スリーブ7表面上でN1極: 
850gauss、 S H極: 950gauss、
 N 2極ニア50gauss、S 2極:550ga
ussである。スリーブ7とドラム1間の最短距離0.
3mm、スリーブ7とブレード6間距離0.25mmに
保持した。従って現像部には、スリーブ、ドラム間間隙
より薄いトナー層が搬送される。電源11はピーク・ツ
ー・ピーク電圧1300V、周波数1600Hzの交流
電圧に一200vの直流電圧を重畳させた電圧をスリー
ブ7に印加する。感光体はOPCであり、暗部(画像最
暗部)電位が一650V、明部(非画像部)電位が一1
50Vである。複写速度はA4サイズ紙で毎分20枚で
ある。又、スリーブ7は直径20 m mであり、材質
としてステンレス鋼の5US316のものを用いてその
表面にブラスト処理した。スリーブはステンレス鋼以外
アルミニウム、チタン鋼でもよい。
ブラスト処理に使用した混合ブラスト処理剤は、不定形
ブラスト砥粒(表面が粗面の粒子)とじて#400のA
l2O3を用い、定形ブラスト砥粒(表面が滑らかな球
又は偏平粒子が良い)として# 400のガラスピース
をそれぞれ1:1の割合で混合したものである。この混
合材を、12rpmで回転しているスリーブに対して、
このスリーブから距離100 m m離した、直径7 
m mのノズルにより、空気圧3Kg/dで吹き付けた
。ノズルはスリーブ・の軸と平行に1〜2分間で30c
mの距離を移動させる。このスリーブは上記のサンドブ
ラスト処理後、洗浄工程でスリーブ表面は洗浄された後
乾燥させる。上記の様な構成の現像装置を用いて複写動
作を行った。その結果連続複写枚数が進んでもスリーブ
上へのトナーコーティングにムラを生じ無(画像濃度の
常に一定で高い濃度を維持した。又連続複写後にベタ黒
原稿を複写したが白(抜ける画像も生じなかった。更に
ベタ白部の多い原稿を数十枚複写したが画像濃度が低下
することはなかった。本実施例は不定形と定形との砥粒
の比をl:1としたが、これは現像剤搬送部材の表面に
不定形粒子により形成された微細粗面域と定形粒子によ
り形成された比較的滑らかな凹部域との混在割合を均等
化した作用効果上優れたものにできる利点がある。本発
明ではこの混合比は上記例の比にこだわることは無い。
上記処理後の現像スリーブをさらに電子顕微鏡で確認し
たところ、その表面は以下のような構造を示していた。
即ち、第4図に示すように不定形粒子の衝突によって形
成された微細粗面域Rと定形粒子の衝突によって形成さ
れた比較的滑らかな凹部域(デインプル)Sが混在して
いる。そして粗面域Rには尖鋭な微細突起が多くあり、
比較的滑らかな凹部域Sには尖鋭な突起はあまり見られ
ない。そして比較的滑らかな凹部域も全て同じ表面性を
有しているのではなく、各々がO3,0,2S、 0.
8S、 1.6Sの粗さを持つというように、異なった
表面粗度を有する凹部域が混在している。即ち、スリー
ブ表面には異なる表面粗度を有する微小領域が混在して
いる。
次に、第2図を用いて第2実施例を説明する。
第1図と同一部材には同一の番号を付しである。
本実施例の特徴はトナー層の厚み規制に磁界を利用する
のでは無(、スリーブ7に当接したゴムブレード等の可
撓性弾性部材12を用いることにある。トナー層規制に
ブレード12を用いることにより規制磁極を必要としな
い。故に磁極数は減少させることができ、小さい径のマ
グネットローラーを使用できるし、かつまたコストも安
い。第2図は2極のマグネットローラー13を用いてい
る。
スリーブ表面での磁界強さはS1極: 600gauS
SsN1極: 500gauss、その他バイアス電源
11の条件、スリーブドラム間の間隔は実施例1と同等
である。
ブレード12はスリーブ7と接触させるその圧はスリー
ブ軸方向1cm当り2〜10g程度であり、ブレード1
2の材質としてはウレタンゴム0.8〜1mm厚のもの
、或いはネオブレンゴム、ニトリルゴムなど各種ゴムの
他にプラスチックシートが挙げられる。PETシート1
00μのものポリアミドシート、ポリイミドシートなど
がある。
本実施例においてはウレタンゴムを用いた。スリーブ7
は材質としてはステンレス鋼5US316を用いてその
表面にブラスト処理した。混合ブラスト処理剤は不定形
ブラスト砥粒として#600の炭化ケイ素を用い、定形
ブラストとしては#400のガラスビーズを用いた。こ
の時ブレード12がスリーブと接するタイプのためスリ
ーブ表面が実施例−1より滑らかにする。そのため不定
形ブラスト砥粒と定形ブラスト砥粒の混合比を2二8か
3ニアの様に不定形ブラスト砥粒の比を減らす。
スリーブに対する吹き付は条件は第1実施例に於けると
同じである。斯様にサンドブラスト処理されたスリーブ
を用いた現像器3により画像形成を行った。連続複写が
進んでもスリーブ7へのトナーのコーティングムラも、
スリーブへのトナー融着、黒スジ等を有する欠陥画像も
生じなく、安定した濃度の高い画像が得られた。
この例のスリーブに於いても、その表面は不定形粒子の
衝突により形成された尖鋭な凸を多(もつ微細粗面域と
定形粒子の衝突により形成された、尖鋭な凸部はあまり
見られない比較的滑らかな凹部域とが混在している。但
し、混合ブラスト処理材中の定形粒子の割合いが多いの
で、比較的滑らかな凹部域の数で第1実施例に於けるも
のよりも相対的に増加している。
尚、本明細書中で粗さ測定はテイラーボブソン社、ある
いあ小板研究所等で発売されている微小表面粗さ計で行
った。第3図はその粗さの測定法を示す。この第3図に
おいては以下の測定条件によって、平均粗さRz=1.
5μ、ピッチ=19μである。
ここで、表面粗さはJISIO点平均粗さ(Rz)(J
IS  BO6C、)によるものである。すなわち、第
3図に示すように、断面極線から基準長さlたけ抜き取
った部分の平均線Aに平行な直線で高い方から3番目の
山頂(図中■で示す)を通るものと深い方から3番目の
谷底(図中■′ で示す)を通るものの、2直線の間隔
をマイクロメータ(μm)で表わしたもので、基準長さ
l =0.25mmとした。
また、ピッチは、凸部が両側の凹部に対して0.1μ以
上の高さのものを一つの山として数え、基準長さ0 、
25 m mの中にある山の数により、下記のように求
めた。
(250(μ’)/’(250(μ)に含まれる山の数
))(μ)ここで、不定形ブラスト砥粒と定形ブラスト
砥粒の混合剤によるブラスト処理がなぜ良いかについて
検討する。
実施例−1においてトナーの平均帯電量を測定したとこ
ろ、連続2000枚の複写後スタート時の摩擦帯電量に
対して8〜10%程度しか減少していなかった。その後
の帯電量にはほとんど変化がなかった。即ち微粒子トナ
ーがスリーブの表面を被うことなくトナーのスリーブと
の接触による摩擦帯電量は常にほぼ一定に保たれたこと
を意味する。又スリーブ表面を観察しても樹脂等が付着
している量は少ない。そこでスリーブ表面の粗さを測定
してみるとRz=1.5μ、ピッチ30〜35μであっ
た。不定形ブラスト砥粒のみでブラスト処理した場合は
Rz=1.5μ、ピッチ15〜20μであり比べるとピ
ッチが長くなって凸部の数が減少したことがわかる。か
つ表面を電子顕微鏡で観察すると定形粒子の衝突により
形成された凹部の形状は滑らかになっていて樹脂等が付
着しづらい形状となっている。故に凹部にトナーのバイ
ンダー樹脂が付着しづらく、かつ不定形粒子の衝突によ
って形成された適当な凸部が上記凹部に混って存在する
ことによりトナーの摩擦帯電量が高(なり過ぎることは
無い。尖鋭凸部が減少はするが適度の数に維持されるの
は、不定形ブラスト砥粒が衝突してできた表面の凹凸を
定形ブラスト砥粒が凹部は滑らかに凸部はつぶし数を減
少させる、次に又不定形ブラスト砥粒が衝突するという
繰り返し工程が混在して行われる為である。この様に混
合させた不定形ブラスト砥粒と定形ブラスト砥粒のため
適度な尖鋭凸部の数(しかもこの凸部は不定形粒子によ
るものが多い)と滑らかな凹部(この凹部は定形粒子に
よるものが多い)の数によって常に適正画像が維持され
る。
確認のため特開昭fj8−11974に記載のように不
定形ブラスト砥粒のブラスト処理を最初に後に定形ブラ
スト砥粒のブラスト処理を行ったところピッチは長くな
りかつ凹部も滑からになったが、Rz=0.5μとなり
、尖鋭凸部は定形ブラスト砥粒でつぶされ小さくなった
。又、定形ブラスト処理を最初に次に不定形ブラスト処
理を行ったところ滑らかな凹部が荒れてきて結局不定形
ブラスト処理そのものとなった。
実施例−2に於いてトナーの平均帯電量を測定したとこ
ろ、連続2000枚の複写後、スタート時の摩擦帯電量
に対して6〜8%程度しか減少していなかった。その後
の帯電量にはほとんど変化がなかった。即ち微粒子トナ
ーがスリーブ表面を覆うことな(、トナーのスリーブと
の接触による摩擦帯電量は常にほぼ一定に保たれた。ス
リーブ表面に樹脂の付着量も微量である。尚、スリーブ
の粗さはRz=1.2μm、ピッチ35〜50μmであ
った。
次に、本発明にとって、好ましい条件について説明する
現像剤としては本発明では1成分現像剤やキャリアとト
ナー粒子の混合剤(2成分現像剤)のいずれの乾式粉体
現像剤でも良く、現像剤搬送部材のブラスト剤として、
定形粒子と不定形粒子とを有する混合剤は、均一に混合
された状態が好ましい。
加えて、定形粒子の粒子数Aと不定形粒子の粒子数Bは
、A/Bが1/20以上9/1以下であることでこれら
の粒径に左右されずに上記効果良好に得られる。さらに
、このA/Bが1/2以上4/1以下のときは微細粗面
域と比較的滑らかな凹部域とのバランスが安定する以外
に異なる採血粗さの単位領域夫々が均等に分散されてい
る状態を確実に得ることができる。また定形粒子の粒度
はJISR60C、で、#40以上#800以下、不定
形粒子の粒度はJIS  R60C、で#50以上#1
OOO以下が好ましい。
次に定形粒子の平均粒子径Cと不定形粒子の平均粒子径
りは、実験上特に、C/Dが1710以上10以下が良
かった。より好ましくはC/Dが1/2以上4/l以下
であると、定形粒子による比較的滑らかな凹部と、不定
形粒子による相対的に微小な凹凸部を形成できるほか、
種々の異なる表面状態の単位領域を均一化した分布状態
で確実に得ることができる。
また、上記の内、より安定した効果を達成する現像剤搬
送部材の表面に於いては、定形粒子の衝突で形成された
凹部の現像剤搬送方向についての大きさは5μm以上1
00μm以下、深さは0μmより大で10μm以下、ま
た不定形粒子の衝突で形成された粗面部はピッチ2μm
以上50μm以下、平均粗さRzは0.1μm以上8.
0μm以下であると考えられる。これは、前記測定法で
は定形粒子の衝突で形成された凹部と不定形粒子で形成
された粗面の判別は困難であるので、定形粒子だけでブ
ラスト処理した表面、不定形粒子だけでブラスト処理し
た表面を夫々測定した結果からの推測である。
尚、混合ブラスト処理剤に使用する不定形粒子としては
、炭化ケイ素粒子、アルミナ粒子、三酸化鉄粒子、二酸
化チタン粒子のいずれかを利用し、また定形粒子として
はガラスビーズ、鋼球、フェライト球、偏平フェライト
粒子のいずれかを利用すればよいが、これらに限るもの
ではない。
また、現像剤搬送部材としては、円筒状のものに限らず
、円柱状のもの、ベルト状のものが使用でき、磁石自体
のローラも使用できる。
また、前記実施例では、現像部にスリーブ、ドラム間隙
よりも薄い現像剤層を搬送したが、本発明はスリーブ、
ドラム間隙と等しい、又はそれより厚い現像剤層を現像
部に搬送する現像装置にも適用できる。
またトナーとしては平均粒径が3〜10μmのものを使
用するものに本発明は有用であるが、これに限られない
〔発明の効果〕
本発明によれば、現像剤の摩擦帯電と搬送性を長期にわ
たって安定でき、良好な現像画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図、第2図は本発明現像装置の実施例の説明図、第
3図は搬送部材表面の粗さ測定を説明するための説明図
、第4図は搬送部材の表面部の拡大断面模式図である。 ■は潜像保持部材、3は現像装置、7は非磁性スリーブ

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)粉体現像剤を担持して搬送するための粉体現像剤
    搬送部材であって、その担持面が微細粗面域と比較的平
    滑処理された凹部域とを混在して有していることを特徴
    とする粉体現像剤搬送部材。
  2. (2)粉体現像剤を担持して搬送するための粉体現像剤
    搬送部材の製造方法において、 上記搬送部材の現像剤担持面を不定形粒子と定形粒子と
    の混合剤でブラスト処理する工程を有することを特徴と
    する粉体現像剤搬送部材の製造方法。
  3. (3)上記不定形粒子は、炭化ケイ素、アルミナ、2酸
    化ケイ素、3酸化鉄、2酸化チタンの内いずれか1つを
    含み、上記定形粒子はガラスビーズ、鋼球、フェライト
    球、偏平ファライト粒子の内いずれか1つを含んでいる
    ことを特徴とする請求項第2項記載の粉体現像剤搬送部
    材の製造方法。
  4. (4)潜像担持体に対向する現像部を形成すると共に現
    像部へ粉体現像剤を搬送する搬送部材を備えた現像装置
    において、 上記現像部へ搬送する粉体現像剤の量を規制するために
    上記搬送部材の粉体現像剤担持面側に設けられた規制部
    材を有し、上記搬送部材の粉体現像剤担持面が、不定形
    粒子と定形粒子との混合剤でブラスト処理されているこ
    とを特徴とする現像装置。
  5. (5)現像部に振動電界を形成する為の電源手段を有す
    る請求項第4項に記載の現像装置。
  6. (6)規制部材は搬送部材に当接されている弾性部材で
    ある請求項第4項又は第5項に記載の現像装置。
  7. (7)規制部材は搬送部材に間隙を介して配置された磁
    性部材であり、搬送部材は非磁性体であって、この搬送
    部材の内側に規制部材に対向する磁極を有する静止磁石
    が配置されている請求項第4項又は第5項に記載の現像
    装置。
  8. (8)搬送部材が、定形粒子の粒子数をA、不定形粒子
    の粒子数をBとすると、A/Bが1/20以上9/1以
    下である混合剤でブラスト処理されている請求項第4項
    乃至第7項に記載の現像装置。
  9. (9)搬送部材が、定形粒子の平均粒子径をC、不定形
    粒子の平均粒子径をDとすると、C/Dが1/10以上
    10/1以下である混合剤でブラスト処理されている請
    求項第4項乃至第8項に記載の現像装置。
JP63187477A 1987-08-05 1988-07-27 粉体現像剤搬送部材とその製造方法とそれを備えた現像装置 Expired - Fee Related JP2517649B2 (ja)

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