JPH08137245A - 現像装置及びそれを用いた画像形成装置及びプロセスカートリッジ - Google Patents

現像装置及びそれを用いた画像形成装置及びプロセスカートリッジ

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JPH08137245A
JPH08137245A JP6301638A JP30163894A JPH08137245A JP H08137245 A JPH08137245 A JP H08137245A JP 6301638 A JP6301638 A JP 6301638A JP 30163894 A JP30163894 A JP 30163894A JP H08137245 A JPH08137245 A JP H08137245A
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toner
developer
carrier
latent image
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JP6301638A
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Keiji Okano
啓司 岡野
Takahiro Inoue
高広 井上
Masaki Oshima
磨佐基 尾島
Seishi Yamaguchi
誠士 山口
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    • G03G15/06Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for developing
    • G03G15/08Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for developing using a solid developer, e.g. powder developer
    • G03G15/09Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for developing using a solid developer, e.g. powder developer using magnetic brush
    • G03G15/0921Details concerning the magnetic brush roller structure, e.g. magnet configuration
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本出願に係る第1の発明の目的は、非接触D
C現像で磁性一成分トナーの尾引き、飛び散りを低減
し、高品位な現像を行うことと、コスト低減の両立を図
ることのできる現像装置を提供することにある。 【構成】 現像ブレード3と現像スリーブ1との当接最
上流点A1から、現像スリーブ1の回転方向に感光体7
との対向位置(現像領域)でトナーが現像可能な現像幅
下限位置B2まで、マグネットロール2に磁極を設けな
い。従って、現像ブレード当接部でトナーが穂を形成せ
ず、以後現像領域まで磁界の影響が小さいのでトナーの
穂立ちが形成されず、現像領域で粒子がそれぞれバラバ
ラに行動し、従来の装置と比較して尾引き、飛び散りは
無くなり高画質な現像を行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電子写真装置等の画像
形成装置、及びそれに用いられる現像装置、及びそれに
用いられるマグネットロールに関するものである。
【0002】
【従来の技術】図14は従来の画像形成装置の一例を表
した図である。同図において、101は画像形成装置本
体である。111は静電潜像担持体たる円筒状の感光ド
ラムであり、その軸を中心に一方向に回転する。該感光
ドラム111は帯電装置103でその表面を一様に帯電
された後、露光装置102により潜像を形成される。ま
た、現像装置104は現像剤109の貯蔵・保管を行う
ホッパー104と現像剤担持体たる現像スリーブ105
とを備えており、感光ドラム111上に形成した潜像に
現像剤109を供給して可視化せしめる。なお、現像ス
リーブ105の近傍には現像剤規制部材たる現像ブレー
ド107が設置されている。そして、感光ドラム111
と現像スリーブ105の間にはバイアス供給電源(図示
せず)が接続されており、適正な現像バイアスを与える
ようになっている。
【0003】このように現像剤109により可視化され
た感光ドラム111上の像は転写装置110より転写材
114に転写される。転写材114は給紙ローラ116
で供給され、レジストローラ(図示せず)により感光ド
ラム111上の像と同期がとられて転写装置110へ送
られる。そして、転写材114に転写された現像剤によ
る可視像は、転写材114と共に定着装置115に搬送
され熱もしくは圧力により定着され記録画像となる。一
方、転写後に転写されず感光ドラム111上に残った現
像剤はブレード113を有するクリーニング装置112
により除かれ、感光ドラム表面は再び帯電装置103に
よって帯電され上述の工程を繰り返す。
【0004】また、図15に上記画像形成装置に用いら
れる現像装置の一例として磁性一成分現像剤を用いたも
のの詳細を示す。図15において105bはアルミニウ
ムやステンレススチールのパイプから形成された現像剤
担持体としての非磁性現像スリーブであり、その中に
は、磁極N・Sが交互に複数個形成されたマグネットロ
ール105aが現像スリーブ105bに対して不動に配
設されている。現像スリーブ105b上には、現像剤規
制部材としてゴム(例:ウレタンゴム、シリコーンゴム
等)や金属板バネ等の弾性ブレード107aが支持板金
107bに固定されたものが、スリーブ105bに対し
て所定の圧力で当接されている。磁力により現像スリー
ブ105bに引き付けられた現像剤たるトナー109
は、弾性ブレード107a部で適量が規制された後、現
像スリーブ105bと弾性ブレード107a間で摺擦さ
れて摩擦帯電し、適切な電荷を与えられて現像領域へと
搬送される。
【0005】従来、マグネットロール105aは、容器
104内の磁性トナー109を担持、搬送するためのト
ナー担持極S2、感光ドラム111と対向する位置にカ
ブリを防止するための現像極S1 、現像スリーブ下から
のトナー吹き出しを防止するための吹き出し防止極N
2、場合によってはトナーの飛散を防止するための極N
1等、複数の磁極から構成され、それぞれの作用を行っ
ている。
【0006】マグネットロール105aを用いることに
より、磁性一成分の現像装置は構成が簡単で低コスト、
トナー飛散が少ない等の様々なメリットを有する。
【0007】次に、非磁性一成分の現像剤を用いた現像
装置の例を図16に示す。この現像装置では現像スリー
ブ105bの内部にマグネットロールは必要ないが、ト
ナー109をスリーブ105bに塗布するためのスポン
ジ等から成る弾性ローラ121をスリーブ105bに当
接、回転させてトリボを与えながら塗布しなければなら
ない。従って、コストが高くなること、トルクも大きく
なること等のデメリットがある。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、磁性一
成分現像剤を用いた現像装置には次のような問題があ
る。磁性トナーはマグネットの形成する磁力線に沿って
トナー粒子10〜20層程度の穂を形成し、それによっ
て現像工程においても穂で行動するので、感光体上の静
電潜像に穂の状態でトナー粒子がつながって付着し、尾
引き、飛び散りが発生する場合がある。
【0009】そこで、スリーブとドラム間にAC電界を
形成してトナーの穂をほぐすことや、感光体と対向する
現像極を対向位置の上下流にそれぞれSとN極を設け穂
が寝ている状態で現像を行うことにより、尾引き、飛び
散りを少なくすることが行われている。
【0010】しかし、スリーブとドラム間のAC電界を
大きくするとカブリが多くなるという問題があり、現像
極を極間に配置しても、トナーの穂は十分には無くなっ
ていなかった。
【0011】このカブリについて、ネガ潜像をネガトナ
ーで反転現像する装置の場合で説明する。図17は感光
ドラム上の静電潜像の電位とスリーブに印加する現像バ
イアスの関係を表した図である。ドラム上で白部電位V
d=−700V、印字部電位V1=−150Vであり、
スリーブにはAC(Vpp=1600、f=1800H
z)を重畳したVdc=−500Vのバイアスが印加さ
れている。ここでドラムとスリーブとは最近接位置で3
00μmの間隔を保って対向配置している。そして、ス
リーブ上にはマイナス帯電したトナー(正規トナー)と
逆極性のプラス帯電したトナー(反転トナー)がある。
つまり、ネガトナーであってもトナー同士の摩擦帯電等
により反転トナーも存在してしまう。従って、ACを重
畳するとトナーの受けるカブリ電界は大きくなるので、
図17のように正規トナーも反転トナーもそれぞれ白部
に届き、カブリになる可能性が生じる。この現象はトナ
ーのトリボが大きい程生じる可能性が大きくなる。ちな
みに、現像バイアスがDCのみの場合には図18のよう
にカブリの現像電界が小さいので、カブリトナーはほと
んど白部電位に届かない。
【0012】また、トナーのトリボをアップして現像効
率を高め画像濃度をアップさせる目的で、弾性ブレード
をスリーブに当接させた現像装置が用いられており、こ
の装置ではトナーをスリーブに擦りつけてトリボ付与を
行う。そして、弾性ブレードの表面材質を摩擦帯電特性
がトナーに対して逆のものにすること等により、ブレー
ドとの摩擦帯電の効果を高めることが行われている。こ
れは、トナーのトリボを大きくすることにより、現像効
率を高め、画像濃度を十分大きくすると共に、画質を良
くすることができるためである。しかしながら、現像性
を高めるとカブリも悪くなるという傾向がある。
【0013】さらに、画質向上のためにトナーの小粒径
化を行うことも考えられるが、トナーのトリボ付与を均
一に行うことが難しくなる傾向があり、さらにカブリが
悪化する傾向がある。
【0014】この対策として、マグネットロールのドラ
ムと対向する現像極の磁界を大きくしてトナーの引き戻
し力を大きくすることが行われているが、マグネットロ
ール材料、製造上の問題で限界がある。また、場合によ
っては穂が長くなって尾引き、飛び散りが悪化したり、
濃度が低くなるという弊害もある。
【0015】さらに、磁性トナーは穂の状態をある程度
保ちながらスリーブとドラム間を往復するので、反転ト
ナーや低トリボトナーも正規トナーと供にドラムに到達
してしまうことが考えられ、濃度をアップするとカブリ
も増加するという問題があった。
【0016】以上説明したように、磁性一成分トナーの
尾引き、飛び散りとカブリを十分に解決することは難し
かった。
【0017】本出願に係る第1の発明の目的は、非接触
DC現像で磁性一成分トナーの尾引き、飛び散りを低減
し、高品位な現像を行うことと、コスト低減の両立を図
ることのできる現像装置を提供することにある。
【0018】また、本出願に係る第2の発明の目的は、
非接触AC+DC現像で磁性一成分トナーの尾引き、飛
び散りに加え、カブリを低減させることのできる現像装
置を提供することにある。
【0019】さらに、本出願に係る第3の発明の目的
は、非接触AC+DC現像で磁性一成分トナーの尾引
き、飛び散りに加え、カブリをさらに低減させることの
できる現像装置を提供することにある。
【0020】また、本出願に係る第4の発明の目的は、
非接触AC+DC現像で磁性一成分トナーの尾引き、飛
び散りに加え、カブリをさらに低減させることのできる
現像装置を提供することにある。
【0021】さらに、本出願に係る第5の発明の目的
は、前記現像装置を用い、高品位な画像をしかも低コス
トで得られる画像形成装置を提供することにある。
【0022】また、本出願に係る第7の発明の目的は、
前記現像装置を用い、高品位な画像をしかも低コストで
得られるプロセスカートリッジを提供することにある。
【0023】
【課題を解決するための手段】本出願に係る第1の発明
によれば、上記目的は、静電潜像担持体に対向して一定
間隔を保って配置される回転自在な現像剤担持体と、該
静電潜像担持体に対して不動に該現像剤担持体内部に配
置したマグネットロールと、該現像剤担持体に当接する
現像剤規制部材とを有し、該現像剤担持体上に磁性一成
分トナーを薄層形成し、DCバイアスを印加して上記静
電潜像担持体上の静電潜像を現像する現像装置であっ
て、上記静電潜像坦持体の回転速度をVp、上記現像剤
担持体の回転速度をVs、上記現像剤担持体上のトナー
量をM/Sとして、1.0(mg/cm2)≦(M/
S)×(Vs/Vp)≦2.5(mg/cm2)、かつ
(M/S)≦1.5(mg/cm2)にした現像装置に
おいて、上記マグネットロールは、上記現像剤担持体の
回転方向に沿って、上記現像剤規制部材と上記現像剤担
持体との当接最上流位置から、上記静電潜像担持体との
対向位置でトナーが現像可能な現像幅最下流位置までの
領域にて磁極を無くす、あるいは該領域にて上記現像剤
担持体上で法線方向の磁束密度を20mT以下にするこ
とにより達成される。
【0024】また、本出願に係る第2の発明によれば、
上記目的は、静電潜像担持体に対向して一定間隔を保っ
て配置される回転自在な現像剤担持体と、該静電潜像担
持体に対して不動に該現像剤担持体内部に配置したマグ
ネットロールと、該現像剤担持体に当接する現像剤規制
部材とを有し、該現像剤担持体上に磁性一成分トナーを
薄層形成し、ACを重畳したDCバイアスを印加して静
電潜像坦持体上の静電潜像を現像する現像装置であっ
て、潜像坦持体の回転速度をVp、現像剤担持体の回転
速度をVs、現像剤担持体上のトナー量をM/Sとし
て、0.6(mg/cm2)≦(M/S)×(Vs/V
p)≦1.5(mg/cm2)、かつ(M/S)≦1.
5(mg/cm2)にした現像装置において、マグネッ
トロールは、上記現像剤担持体の回転方向に沿って、上
記現像剤規制部材と現像担持体との当接位置から、上記
静電潜像担持体との対向最近接位置までの領域にて磁極
を無くす、あるいは該領域にて上記現像剤担持体上で法
線方向の磁束密度を20mT以下にすることにより達成
される。
【0025】さらに、本出願に係る第3の発明によれ
ば、上記目的は、上記第2の発明において、現像剤規制
部材は、トナーと帯電極性が逆な表面材質をもつ、ある
いは現像剤担持体と対向する面に電極を設けて高抵抗層
を介して現像剤担持体に当接して現像剤担持体と電極と
の間に電界を形成するような部材であることにより達成
される。
【0026】また、本出願に係る第4の発明によれば、
上記目的は、上記第2の発明または第3の発明におい
て、現像剤担持体と静電潜像担持体との対向位置から下
流に磁極を設け、該磁極が現像剤担持体と静電潜像担持
体との最近接位置以後の現像領域部において現像剤担持
体上で法線方向の磁束密度を40mT以上を有するよう
に配置したことにより達成される。
【0027】さらに、本出願に係る第5の発明によれ
ば、上記目的は、上記第1の発明ないし第4の発明のい
ずれかの現像装置と、静電潜像担持体と、該静電潜像担
持体を帯電せしめる帯電装置と、原稿画像あるいは入力
した多値の画像信号に対応して該静電潜像担持体上に静
電潜像を形成する露光装置と、上記現像装置により現像
した上記静電潜像担持体上のトナー像を転写材上に転写
する転写装置と、転写後の上記静電潜像担持体表面をク
リーニングせしめるクリーニング装置と、該トナー像を
加熱及び加圧して該転写材に定着せしめる定着装置と、
上記転写材を所定位置に搬送せしめる転写材搬送装置と
を具備したことにより達成される。
【0028】また、本出願に係る第6の発明によれば、
上記目的は、少なくとも上記第1の発明ないし上記第4
の発明のいずれかの現像装置と、静電潜像担持体と、該
静電潜像担持体を帯電せしめる帯電装置と、転写後の上
記静電潜像担持体表面をクリーニングせしめるクリーニ
ング装置とを一体にして、画像形成装置本体に着脱自在
としたことにより達成される。
【0029】
【作用】本出願に係る第1の発明によれば、磁性一成分
トナーを薄層形成してDCバイアスを印加することによ
り現像するので、現像電界は一方向であり、反転トナー
があってもカブリはほとんど生じ無いし、トナー飛散も
無い。また、静電潜像担持体への実質供給量(M/S)
×(Vs/Vp)を1.0mg/cm2以上としたの
で、濃度薄が無く、また、2.5mg/cm2以下とし
たのでトナー飛散の発生を確実に抑える。さらに、現像
剤担持体の回転方向に沿って、現像剤規制部材と現像剤
担持体との当接位置から静電潜像担持体と対向する現像
領域の現像幅下限位置までマグネットロールの磁極を無
くし、あるいは現像剤担持体上で法線方向の磁束密度を
20mT以下にしたことにより、まず現像剤規制部材の
当接部でトナーが穂を形成せず、以後現像領域まで磁界
の影響が小さいのでトナーの穂立ちが形成されず、現像
領域で粒子がそれぞれバラバラに行動する。よって従来
の装置と比較して尾引き、飛び散りは無くなり高画質な
現像が行われる。
【0030】また、本出願に係る第2の発明によれば、
ACバイアスを重畳するので、カブリが生じ易く、トナ
ー飛散が生じ易いが、静電潜像担持体への実質供給量
(M/S)を0.6mg/cm2以上1.5mg/cm2
以下とし、現像剤担持体の回転方向に沿って、現像剤規
制部材と現像剤担持体との当接位置から静電潜像担持体
との対向位置(現像領域)までマグネットロールの磁極
を無くすか、あるいは現像剤担持体上で法線方向の磁束
密度を20mT以下として磁界の影響を小さくすること
により、現像剤担持体上に薄層で高トリボのトナー層を
形成し、反転トナーを減少させ、さらに、現像領域では
トナー粒子がバラバラの状態で行動させるので、反転ト
ナーや低トリボトナーによるカブリを減少させる。ま
た、トナー飛散が無く、尾引き、飛び散りを無くして高
画質画像を形成する。
【0031】さらに、本出願に係る第3の発明によれ
ば、上記第2の発明において、現像剤規制部材は、トナ
ーと帯電極性が逆な表面材質をもつ、あるいは現像剤担
持体と対向する面に電極を設けて高抵抗層を介して現像
剤担持体に当接して現像剤担持体と電極との間に電界を
形成するような部材としたので、トナーは現像剤担持体
と接触、あるいは引き剥がされる機会が増え、トナーの
帯電効率が向上し、また反転トナーも減少するので、反
転トナーや低トリボトナーによるカブリをより一層減少
させ、トナー飛散が無く、尾引き、飛び散りを無くして
より一層高画質の画像を形成する。
【0032】また、本出願に係る第4の発明によれば、
上記第2の発明または第3の発明において、現像剤担持
体と静電潜像担持体との対向位置から下流に磁極を設
け、該磁極が現像剤担持体と静電潜像担持体との最近接
位置以後の現像領域部において現像剤担持体上で法線方
向の磁束密度を40mT以上を有するように配置したの
で、この磁力によりトナーを引き戻し、カブリの発生を
防止する。また、現像領域の一部に磁場があることにな
るが、最近接点から下流側なので、ACバイアスの効果
でトナーの穂が形成されること無く、尾引き、飛び散り
を増加させることはない。
【0033】さらに、本出願に係る第5の発明によれ
ば、帯電装置により表面を一様に帯電された静電潜像担
持体に、原稿画像あるいは入力した多値の画像信号に対
応した露光が露光装置により行われて静電潜像が形成さ
れ、該静電潜像を上記第1の発明ないし第4の発明のい
ずれかの現像装置により現像が行われることにより、カ
ブリがなく、尾引き、飛び散りのない高画質の画像が得
られる。そして、この高画質の画像は、転写材搬送装置
によって搬送された転写材上に、転写装置により転写さ
れ、さらに定着装置に搬送されて加熱及び加圧を受けて
排出され、高画質の定着画像として出力される。さら
に、転写後の上記静電潜像担持体表面はクリーニング装
置によってクリーニングされて次の画像形成動作に備え
られ、かくして、上述のような高画質の画像の形成が繰
り返して行われる。
【0034】また、本出願に係る第6の発明によれば、
少なくとも上記第1の発明ないし上記第4の発明のいず
れかの現像装置と、静電潜像担持体と、該静電潜像担持
体を帯電せしめる帯電装置と、転写後の上記静電潜像担
持体表面をクリーニングせしめるクリーニング装置とを
一体にして、画像形成装置本体に着脱自在としたので、
現像剤が存在する間はカブリ、尾引き、飛び散りの無い
高画質の画像が得られ、現像剤が無くなった後も、上記
各装置を一体として容易に交換することにより同様の画
像が引き続き得られ、長期に渡って高画質の画像が得ら
れる。さらに、本体側ではトナー飛散による機内汚れが
防止される。
【0035】
【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。
【0036】(第1の実施例)図1は本発明の第1の実
施例の特徴を最も良く表した現像装置の断面図を、図2
はマグネットの磁極配置構成ををそれぞれ表している。
【0037】図1において、1は現像剤担持体としての
現像スリーブであり、該現像スリーブ1には現像剤規制
部材3である弾性体の現像ブレード3bを当接させてい
る。現像スリーブ1内にはマグネットロール2を固定配
置し、現像ブレード3bとスリーブ1との当接位置から
スリーブ3bの回転方向に感光体7との対向位置(現像
領域)までマグネットロール2の磁極を無くした。すな
わち、マグネットロール2はトナー担持極Nと吹き出し
防止極Sとの二つの極からなり、現像容器6内でのトナ
ー5の供給、搬送の役割を持つ。図2にマグネットロー
ル2の法線方向の磁束密度を測定した結果とブレード当
接位置、及び感光体と対向する位置との関係を示す。
【0038】現像容器6内には一成分磁性トナー5があ
り、撹拌で現像スリーブ1付近に送られた後、マグネッ
トロール2の形成する磁界により引きつけられ現像スリ
ーブ1の回転と共に搬送され、さらに現像ブレード3と
の当接部でトリボ付与と層厚規制を受けて現像領域へ搬
送される。
【0039】しかし、現像ブレード3とスリーブ1との
当接位置からスリーブ1の回転方向に感光体7との対向
位置(現像領域)までマグネットロール2の磁極がない
ので、トナーは穂立ちを形成せず、現像スリーブ1には
DCバイアスを印加して感光体7との間に現像電界を形
成し、その電界に従って静電潜像の現像を行う。
【0040】以下に実例を示しながら、本発明を詳細に
説明する。本実施例は感光体上のネガ潜像をネガトナー
を用いて反転現像する装置に本発明を適用する。
【0041】現像スリーブ1は、直径16.0mmの非
磁性のアルミスリーブの表面にカーボン入りの樹脂導電
層をコーティングして平均表面粗さRa=2.0μmに
した。
【0042】現像ブレード3はウレタンゴム3bを金属
板からなる支持部材3aに固定した後、現像スリーブ2
に対して線圧が10gf/cm程度で当接するように、
現像容器6に設置している。また、スリーブ1とブレー
ド3の当接幅(ニップ)A1〜A2は1.0mmあり、
当接最上流点A1からブレード自由端Eまでの距離を
2.0mmとしている。
【0043】マグネットロール2のトナー担持極Nは法
線方向の磁束密度のピークを65mT(スリーブ表面位
置)、トナー担持極Nとブレード当接位置A1までの角
度を60゜、スリーブ表面上の距離で8.4mmにして
いる。吹き出し防止極Sは現像容器の下部近接部に配す
る(放線方向の磁束密度のピークを65mT)。
【0044】トナーは体積平均粒径が8.0μm程度の
負帯電性磁性一成分トナーを用いる。バインダー樹脂に
対して磁性体を100重量部含有している。
【0045】現像スリーブ1には、直流電圧:Vdc=
−600Vという現像バイアス4を印加する。スリーブ
1と感光体7は最近接位置で100μmのギャップを保
って対向している。スリーブ上のトナーは最近接位置を
中心として2.0mmの範囲(現像幅B1〜B2)で現
像可能ある。
【0046】感光体7は帯電電位がVd=−700Vと
なるように均一帯電され、画像信号に従いレーザーで露
光されてその部分がV1=−150Vになるので、V1
部を負帯電性トナーで反転現像する。
【0047】この系では、スリーブ1上のトナーコート
量M/S=1.5mg/cm2になる。平均トリボはQ
/M=−7.0μc/gである。
【0048】現像ブレード3とスリーブ1との当接最上
流点A1からスリーブ1の回転方向に感光体7との対向
位置(現像領域)でトナーが現像可能な現像幅下限位置
B2までマグネットロール2の磁極がないので、トナー
は穂立ちを形成しない。
【0049】本実施例のように、磁性一成分トナーの非
接触DC現像では、現像電界が余り大きくできないの
で、トナーのトリボは低めにトナー層形成する必要があ
る。また、本実施例では、現像電界は一方向のDC電界
だけなので、反転トナーがあってもカブリはほとんど生
じないし、トナー飛散もない。
【0050】スリーブ1上のトナーコート量と画質との
間には図3に示すような関係がある。画質の評価は濃度
は反射濃度1.40以上を△、○、カブリはドラム上8
%以下を△、○とし、飛散は1万枚プリント後の機内汚
れで判別した。ドラムへのトナーの実質供給量は、スリ
ーブ上のトナー量をM/S、スリーブ周速をVs、ドラ
ム周速をVpとしたとき、(M/S)×(Vs/Vp)
で表されるが、このドラムへの実質供給量(M/S)×
(Vs/Vp)が1.0mg/cm2以上無いと濃度
薄、2.5mg/cm2より大きいとカブリが生じた。
従って、感光体へのトナーの実質供給量が1.0mg/
cm2以上2.5mg/cm2以下になるようにスリーブ
上のトナーコート量M/Sを形成する必要がある。
【0051】また、ライン画像周辺の尾引き、飛び散り
とスリーブ上のトナーコート量M/Sとは相関があり、
M/Sが1.5mg/cm2を超えると尾引き、飛び散
りは悪化してしまう。従って、スリーブ上のトナーコー
ト量は1.5mg/cm2以下であり、かつ実質供給量
が1.0mg/cm2以上2.5mg/cm2以下である
ように形成する必要がある。
【0052】次に、この現像装置に次のようなマグネッ
トロールを入れて画質との関係を調べた。すなわち、現
像ブレード1とスリーブ3との当接最上流点A1からス
リーブ1の回転方向に感光体7との対向位置(現像領
域)でトナーが現像可能な現像幅下限位置B2までの範
囲に、磁力の小さい磁極を設けたマグネットロールを用
意し、スリーブ1上でどれだけの磁束密度があるとトナ
ーの穂が形成されて尾引き、飛び散りが生じてしまうか
を調べた。
【0053】その結果図4のように、磁極があってもス
リーブ1上で法線方向の磁束密度が20mT以下のマグ
ネットロールならば、磁界は十分小さくトナーの穂がほ
とんど形成されずに本実施例の効果が得られることがわ
かった。しかし、スリーブ上の磁束密度が20mTを超
えると徐々に穂立ちの影響が現れて画質が悪化してしま
った。
【0054】なお、ブレード3が非接触の場合、磁力が
ないとトナー層規制ができず濃度薄、飛散が生じてしま
うのでブレード3はスリーブ1に当接することが必要で
ある。
【0055】本発明では、現像ブレード3とスリーブ1
との当接位置からスリーブ1の回転方向に感光体7と対
向する現像領域の現像幅下限位置までマグネットロール
2の磁極が無いこと、あるいはスリーブ1上で法線方向
の磁束密度を20mT以下にすることにより、まずブレ
ード当接部でトナーが穂を形成しない、以後現像領域ま
で磁界の影響が小さいのでトナーの穂立ちが形成され
ず、現像領域で粒子がそれぞれバラバラに行動する。よ
って従来の装置と比較して尾引き、飛び散りは無くなり
高画質な現像を行うことができる。
【0056】現像容器内では、従来と同様にマグネット
の形成する磁界によってトナーはスリーブに引きつけら
れ、搬送されるので、非磁性トナーの現像装置のように
トナーの供給塗布ローラーも必要ないので、コストがア
ップすることもない。
【0057】(第2の実施例)本実施例は、現像バイア
スとして、AC+DCを印加する現像装置に本発明を適
用したものである。ACバイアス重畳系はトリボの高い
トナーも現像できるようになり、画像の粒状性が向上
し、滑らかな画質になる特性を有する。図5に本実施例
の現像装置の断面図を示す。
【0058】図5において、基本的な構成は第1の実施
例と同様である。但し、AC重畳系はカブリが生じるこ
と、トナー飛散が生じやすいことから、現像ブレード部
でのトリボ付与を大きくすること、現像スリーブでのト
ナー搬送力を小さくすることが必要になる。現像ブレー
ドとスリーブとの当接位置からスリーブの回転方向に感
光体との対向位置(現像領域)までマグネットの磁界の
影響がほとんどないので、トナーは穂立ちを形成しな
い。現像スリーブにはAC+DCバイアスを印加して感
光体との間に現像電界を形成し、その電界に従って静電
潜像の現像を行う。
【0059】以下に実例を示しながら、本発明を詳細に
説明する。現像スリーブ10は、直径16.0mmの非
磁性のアルミスリーブの表面にカーボン入りの樹脂導電
層をコーティングして平均表面粗さRa=0.5μmに
した。
【0060】現像ブレード3はウレタンゴム3bの表面
にトナーと逆の帯電特性を有するナイロン樹脂3cをコ
ーティングしたものを金属板からなる支持部材3aに固
定した後、現像スリーブ10に対して線圧が20gf/
cm程度で当接するように、現像容器6に設置してい
る。また、ブレード3のスリーブ当接部後端からブレー
ド自由端までの距離を1.0mmとしている。なお、マ
グネットロール2は、図2と同じ物を使用した。
【0061】トナー11は体積平均粒径が6.0μm程
度の負帯電性磁性一成分トナーを用いる。バインダー樹
脂に対して磁性体を100重量部含有している。この系
では、スリーブ上のトナーコート量M/S=0.8mg
/cm2になる。平均トリボはQ/M=−15.0μc
/gである。
【0062】現像ブレード3とスリーブ1との当接位置
からスリーブ1の回転方向に感光体7との対向位置(現
像領域)までマグネットロール2の磁界の影響がほとん
どないので、トナーは穂立ちを形成しない。
【0063】現像スリーブには、直流電圧:Vdc=−
500VにAC:矩形波Vpp=1600V、f=18
00Hzを重畳した現像バイアスを印加する。スリーブ
10と感光体は最近接位置で300μmのギャップを保
って対向している。
【0064】感光体7は帯電電位Vd=−700Vに均
一帯電され、画像信号に従いレーザーで露光されてその
部分がV1=−150Vになるので、V1部を負帯電性
トナーで反転現像する。
【0065】スリーブ上のトナーコート量と画質との間
には図6に示すような関係がある。トナーのコート量M
/Sは、上述したドラムへの実質供給量(M/S)×
(Vs/Vp)が0.6mg/cm2以上無いと濃度
薄、1.5mg/cm2より大きいとカブリが生じた。
従って、ドラムへの実質供給量が0.6mg/cm2
上1.5mg/cm2以下になるようにスリーブ上のト
ナー層を形成する必要がある。また、尾引き、飛び散り
を良いレベルにするためにスリーブ上のトナーコート量
M/Sは1.5mg/cm2以下であることが必要であ
る。従って、スリーブ上のトナーコート量は1.5mg
/cm2以下であり、かつ実質供給量が0.6mg/c
2以上1.5mg/cm2以下であるように形成する必
要がある。
【0066】以下比較例を挙げて、本実施例のカブリに
対する効果を説明する。現象をわかりやすくするため
に、ドラム上のカブリを無色テープで取り紙に貼り付け
てカブリ測定した。図7は、バックコントラストVbc
=(ドラム上の白部電位Vd−現像Vdc)に対するド
ラム上カブリを表したものである。図7から以下のこと
がわかる。
【0067】1.従来の一般的な構成として、図8のよ
うな磁極配置を有するマグネットロールを用い、感光体
と対向する位置に現像極を設けて法線方向の磁束密度の
ピークを80mTにした。この場合には図7のように
カブリを十分に減少させることはできなかった。 2.図9のような磁極配置を有するマグネットロールを
用い、感光体と対向する位置の現像極だけ小さくしてし
まった場合には、図7のようにカブリは激増する。こ
れは、現像極での引き戻し磁力が小さくなったこと、弾
性ブレード当接部ではマグネットの磁力により均一なト
リボ付与ができないこと、さらにブレード通過後の磁極
でトナーの穂が形成されてしまい現像領域で十分バラバ
ラにならないことの影響と考えられる。 3.図2のような磁極配置を有するマグネットロールを
用いると、図7のようにVbcが小さいときにはカブ
リが多いがVbcを300V以上とればカブリを小さく
できる。 4.図2のような磁極配置を有するマグネットを用いて
も、スリーブ上のトナーコート量が多い場合には、図7
のようにカブリが増加してしまう。本比較例ではスリ
ーブの表面粗さを大きくして、トナーコート量M/S=
2.0mg/cm2にした結果を示す。
【0068】以上の結果からわかるように、弾性ブレー
ドコートでスリーブ粗さを適正にしてスリーブ上のトナ
ーコート量M/Sを上述したドラムへの実質供給量(M
/S)×(Vs/Vp)が0.6mg/cm2以上1.
5mg/cm2以下になるように形成し、現像ブレード
とスリーブとの当接位置からスリーブの回転方向に感光
体との対向位置(現像領域)までマグネットロールの磁
界の影響を小さくすることにより、スリーブ上に薄層で
高トリボのトナー層を形成でき、反転トナーを減少する
ことができ、現像領域ではトナー粒子がバラバラの状態
で行動するので、反転トナーや低トリボトナーがカブる
のを減少できる。また、トナー飛散が無く、尾引き、飛
び散りを無くして高画質画像を形成することができる。
【0069】なお、本実施例では、現像ブレードとして
表面にトナーと逆の帯電極性を有する材質の弾性ブレー
ドを用いたが、これに限らない。第1の実施例と同様な
ウレタンゴムのブレードを当接圧を高くして用いること
もできる。さらに、次のようなものを用いると更に効果
的である。
【0070】図10の現像装置では、弾性ブレード本体
118bは、ウレタン等の絶縁性材料よりなり、その表
面にはカーボン分散ナイロン等の導電性の材料よりなる
電極118aが設けられている。弾性ブレードの少なく
とも現像スリーブ105b側の表面をウレタン樹脂等の
高抵抗層118cにより覆ってなっている。弾性ブレー
ド118bは現像スリーブ105bに、その回転方向と
逆方向に当接されている。
【0071】そして、現像スリーブ105bには電源1
19により現像バイアスが印加される。また電極118
aには、ブレード印加用のバイアス電源120で所定の
バイアス電圧を印加する。弾性ブレード118bの高抵
抗層118cは、電極118aと現像スリーブ105b
とのリークを防止するために設けられている。
【0072】弾性ブレード118には上述のように、電
極118aと現像スリーブ105bとの間に電源120
からのブレードバイアスによる交番電界が作用し、この
間にある帯電したトナーはその力で、ブレード、スリー
ブ間を往復する。これにより、トナーはスリーブと接
触、あるいは引き剥がされる機会が増え、トナーの帯電
効率が向上し、また反転トナーも減少する。このような
現像ブレードを用いることにより、本実施例の効果を更
に向上させることができる。
【0073】(第3の実施例)本実施例は、現像バイア
スとしてAC+DCを印加する現像装置で、カブリをさ
らに良くするものである。基本的に第2の実施例と同様
の構成の現像装置を用い、マグネットの構成を変えて、
さらなるカブリの低減を図った。図11にマグネットの
磁極配置を示す。
【0074】以下に実例を示しながら、本発明を詳細に
説明する。マグネット以外の構成は第2の実施例と同じ
にした。マグネットロールのトナー担持極Nは法線方向
の磁束密度のピークを65mT(スリーブ表面位置)、
トナー担持極Nとブレード当接位置A1までの角度を6
0゜、スリーブ表面上の距離で8.4mmにしている。
吹き出し防止極Sは現像容器の下部近接部に配する(放
線方向の磁束密度のピークを65mT)。
【0075】現像ブレードとスリーブとの当接位置から
スリーブの回転方向に感光体との対向位置(現像領域)
までマグネットロールの磁界の影響が小さいので、トナ
ーは穂立ちを形成しない。そして、本実施例では、感光
体とスリーブの対向位置から40゜下流側にスリーブ表
面で法線方向の磁束密度が80mTピークある磁極を設
けた。これにより、現像スリーブと感光体との最近接位
置以後の現像領域部においてスリーブ上で法線方向の磁
束密度を40mT程度になるので、この磁力によりトナ
ーを引き戻すことができる。また、現像領域の一部に磁
場があることになるが、最近接点から下流側なので、A
Cバイアスの効果でトナーの穂が形成されること無く、
尾引き、飛び散りの増加は見られなかった。
【0076】しかし、非接触DC現像系では、このマグ
ネットロールを用いるとトナーの穂立ちが生じてしま
い、尾引き、飛び散りの増加が見られた。
【0077】トナーのコート量M/Sは、上述したドラ
ムへの実質供給量(M/S)×(Vs/Vp)が0.6
mg/cm2以上無いと濃度薄、1.5mg/cm2より
大きいとトナー飛散が生じた。
【0078】図12は、バックコントラストVbc=
(ドラム上の白部電位Vd−現像Vdc)に対するドラ
ム上カブリを表したものであり、第2の実施例と比較し
て、さらにカブリ低減の効果があることがわかる。
【0079】以上の結果からわかるように、弾性ブレー
ドコートでスリーブ粗さを適正にしてスリーブ上のトナ
ーコート量M/Sを上述したドラムへの実質供給量(M
/S)×(Vs/Vp)が0.6mg/cm2以上1.
5mg/cm2以下になるように形成し、現像ブレード
とスリーブとの当接位置からスリーブの回転方向に感光
体との対向位置(現像領域)までマグネットの磁界を小
さくすることにより、スリーブ上に薄層で高トリボのト
ナー層を形成でき、反転トナーを減少することができ、
現像領域ではトナー粒子がバラバラの状態で行動するの
で、反転トナーや低トリボトナーがかぶるのを減少でき
る。また、トナー飛散が無く、尾引き、飛び散りを無く
して高画質画像を形成することができる。
【0080】(第4の実施例)本実施例の特徴は、先の
三つの実施例で述べたマグネットロールを用いた現像装
置を、他の装置と同寿命として一緒に交換可能な一体型
カートリッジ内に設けた事にある。
【0081】図13はその一体型カートリッジを用いた
画像形成装置の一例を表した図であり、先の実施例で述
べた画像形成装置と同構成のものには同符号を付けた。
本実施例では、現像スリーブ1、マグネットロール2、
現像ブレード3、バイアス電源4、トナー5、現像容器
6を備えた現像装置と、感光ドラム111と、ブレード
113を有するクリーニング装置112と、帯電装置1
03とを、外装11によって各装置を結合し一体型カー
トリッジとしたものを示してある。この一体型カートリ
ッジの場合は、トナー5を使い切った時に、他の装置も
ほぼ同時に寿命を迎えるよう設計されている。従って、
ユーザはカートリッジ内のトナーがある間は常に安定し
た画像を得る事ができ、しかも一体型であるために、そ
の交換も容易に行うことができるという利点が既にあ
る。そして、カートリッジ内の現像装置に、本発明マグ
ネットロールを用いることで、一体型カートリッジ本来
の利点に加えて、カートリッジ側ではマグネットロール
の構成が簡単になるので、製造工程の簡略化による低コ
スト化が図れ、本体側ではトナー飛散による機内汚れを
防止するという利点を加えることができる。
【0082】
【発明の効果】以上説明したように、本出願に係る第1
の発明によれば、現像剤担持体にDCバイアスを印可し
て磁性一成分トナーを現像する現像装置において、現像
剤規制部材と現像剤担持体との当接位置から現像剤担持
体の回転方向に静電潜像担持体との対向位置(現像領
域)までマグネットロールの磁界の影響を小さくした構
成にすることによって、現像領域で磁性一成分トナーの
穂を無くすことができるので、尾引き、飛び散りの無い
高画質画像を、トナー飛散も無く、低コストで行うこと
ができる。
【0083】また、本出願に係る第2の発明によれば、
現像剤担持体にACを重畳したDCバイアスを印可して
磁性一成分トナーを現像する現像装置において、現像剤
規制部材と現像剤担持体との当接位置から現像剤担持体
の回転方向に静電潜像担持体との対向位置(現像領域)
までマグネットロールの磁界の影響を小さくした構成に
することによって、現像領域で磁性一成分トナーの穂が
無くすことができるので、尾引き飛び散りが無く、カブ
リの少ない高画質画像形成を行うことができる。
【0084】さらに、本出願に係る第3の発明によれ
ば、上記第2の発明の現像装置において、トナーと帯電
極性が逆な表面材質をもつ、あるいは現像剤担持体と対
向する面に電極を設けて高抵抗層を介して現像剤担持体
に当接して現像剤担持体と電極との間に電界を形成する
ような現像剤規制部材を用いることにより、さらに尾引
き、飛び散りが無く、カブリの少ない高画質画像形成を
行うことができる。
【0085】また、本出願に係る第4の発明によれば、
上記第2の発明または第3の発明の現像装置において、
現像剤担持体と静電潜像担持体との最近接位置以後の現
像領域に所定の磁力を有するような磁極を配置したマグ
ネットロールを用いることによって、尾引き、飛び散り
を無くしたまま、さらにカブリを低減した高画質画像形
成を行うことができる。
【0086】さらに、本出願に係る第5の発明によれ
ば、上記第1の発明ないし第4の発明のいずれかの現像
装置を用いる事で、高品位な画像が、しかも低コストで
得られる画像形成装置が提供できる。
【0087】また、本出願に係る第6の発明によれば、
上記第1の発明ないし第4の発明のいずれかの現像装置
を一体型カートリッジに用いる事で、カートリッジの利
点である画像安定性・イージーメンテナンス性に加え、
更なる高品位な画像が、しかも低コストで得られるプロ
セスカートリッジが提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例の現像装置の断面図であ
る。
【図2】本発明の第1の実施例のマグネットロールを示
す図である。
【図3】本発明の第1の実施例の効果を説明する図であ
る。
【図4】本発明の第1の実施例のマグネットロールを示
す図である。
【図5】本発明の第2の実施例の現像装置の断面図であ
る。
【図6】本発明の第2の実施例の効果を説明する図であ
る。
【図7】本発明の第2の実施例の効果を説明する図であ
る。
【図8】本発明の第2の実施例の比較例のマグネットロ
ールを示す図である。
【図9】本発明の第2の実施例の比較例のマグネットロ
ールを示す図である。
【図10】本発明の第2の実施例の現像装置の断面図で
ある。
【図11】本発明の第3の実施例のマグネットロールを
示す図である。
【図12】本発明の第3の実施例の効果を説明する図で
ある。
【図13】本発明の第4の実施例のカートリッジ、画像
形成装置の断面図である。
【図14】従来例の画像形成装置である。
【図15】従来例の現像装置である。
【図16】従来例の現像装置である。
【図17】画像形成時の電位を説明する図である。
【図18】画像形成時の電位を説明する図である。
【符号の説明】
1,10 現像スリーブ(現像剤担持体) 2 マグネットロール 3 現像ブレード(現像剤規制部材) 5,11 トナー 7 感光体(静電潜像担持体) 102 露光装置 103 帯電装置 110 転写装置 112 クリーニング装置 114 転写材 115 定着装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山口 誠士 東京都大田区下丸子三丁目30番2号キヤノ ン株式会社内

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 静電潜像担持体に対向して一定間隔を保
    って配置される回転自在な現像剤担持体と、該静電潜像
    担持体に対して不動に該現像剤担持体内部に配置したマ
    グネットロールと、該現像剤担持体に当接する現像剤規
    制部材とを有し、該現像剤担持体上に磁性一成分トナー
    を薄層形成し、DCバイアスを印加して上記静電潜像担
    持体上の静電潜像を現像する現像装置であって、上記静
    電潜像坦持体の回転速度をVp、上記現像剤担持体の回
    転速度をVs、上記現像剤担持体上のトナー量をM/S
    として、1.0(mg/cm2)≦(M/S)×(Vs
    /Vp)≦2.5(mg/cm2)、かつ(M/S)≦
    1.5(mg/cm2)にした現像装置において、上記
    マグネットロールは、上記現像剤担持体の回転方向に沿
    って、上記現像剤規制部材と上記現像剤担持体との当接
    最上流位置から、上記静電潜像担持体との対向位置でト
    ナーが現像可能な現像幅最下流位置までの領域にて磁極
    を無くす、あるいは該領域にて上記現像剤担持体上で法
    線方向の磁束密度を20mT以下にすることを特徴とす
    る現像装置。
  2. 【請求項2】 静電潜像担持体に対向して一定間隔を保
    って配置される回転自在な現像剤担持体と、該静電潜像
    担持体に対して不動に該現像剤担持体内部に配置したマ
    グネットロールと、該現像剤担持体に当接する現像剤規
    制部材とを有し、該現像剤担持体上に磁性一成分トナー
    を薄層形成し、ACを重畳したDCバイアスを印加して
    静電潜像坦持体上の静電潜像を現像する現像装置であっ
    て、潜像坦持体の回転速度をVp、現像剤担持体の回転
    速度をVs、現像剤担持体上のトナー量をM/Sとし
    て、0.6(mg/cm2)≦(M/S)×(Vs/V
    p)≦1.5(mg/cm2)、かつ(M/S)≦1.
    5(mg/cm2)にした現像装置において、マグネッ
    トロールは、上記現像剤担持体の回転方向に沿って、上
    記現像剤規制部材と現像担持体との当接位置から、上記
    静電潜像担持体との対向最近接位置までの領域にて磁極
    を無くす、あるいは該領域にて上記現像剤担持体上で法
    線方向の磁束密度を20mT以下にすることを特徴とす
    る現像装置。
  3. 【請求項3】 現像剤規制部材は、トナーと帯電極性が
    逆な表面材質をもつ、あるいは現像剤担持体と対向する
    面に電極を設けて高抵抗層を介して現像剤担持体に当接
    して現像剤担持体と電極との間に電界を形成するような
    部材であることとする請求項2に記載の現像装置。
  4. 【請求項4】 現像剤担持体と静電潜像担持体との対向
    位置から下流に磁極を設け、該磁極が現像剤担持体と静
    電潜像担持体との最近接位置以後の現像領域部において
    現像剤担持体上で法線方向の磁束密度を40mT以上を
    有するように配置したこととする請求項2または請求項
    3に記載の現像装置。
  5. 【請求項5】 請求項1ないし請求項4のいずれかに記
    載の現像装置と、静電潜像担持体と、該静電潜像担持体
    を帯電せしめる帯電装置と、原稿画像あるいは入力した
    多値の画像信号に対応して該静電潜像担持体上に静電潜
    像を形成する露光装置と、上記現像装置により現像した
    上記静電潜像担持体上のトナー像を転写材上に転写する
    転写装置と、転写後の上記静電潜像担持体表面をクリー
    ニングせしめるクリーニング装置と、該トナー像を加熱
    及び加圧して該転写材に定着せしめる定着装置と、上記
    転写材を所定位置に搬送せしめる転写材搬送装置とを具
    備したことを特徴とする画像形成装置。
  6. 【請求項6】 少なくとも請求項1ないし請求項4のい
    ずれかに記載の現像装置と、静電潜像担持体と、該静電
    潜像担持体を帯電せしめる帯電装置と、転写後の上記静
    電潜像担持体表面をクリーニングせしめるクリーニング
    装置とを一体にして、画像形成装置本体に着脱自在とし
    たことを特徴とするプロセスカートリッジ。
JP6301638A 1994-11-11 1994-11-11 現像装置及びそれを用いた画像形成装置及びプロセスカートリッジ Pending JPH08137245A (ja)

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