JPH11143213A - 現像スリーブ及び現像装置 - Google Patents

現像スリーブ及び現像装置

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JPH11143213A
JPH11143213A JP31068397A JP31068397A JPH11143213A JP H11143213 A JPH11143213 A JP H11143213A JP 31068397 A JP31068397 A JP 31068397A JP 31068397 A JP31068397 A JP 31068397A JP H11143213 A JPH11143213 A JP H11143213A
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sleeve
developing sleeve
developing
powder
conductive
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JP31068397A
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Masanori Sudo
正法 須藤
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 多数枚耐久後においても初期の高い画像濃度
を維持し、低温低湿環境下においてもスリーブゴースト
の発生がなく、特に画像の白抜けの発生を防止すること
のできる現像スリーブを提供する。 【解決手段】 スリーブ基体及びこのスリーブ基体の表
面に電着塗装により形成された、導電性無機粉体を含有
する被覆層を有する現像スリーブにおいて、その導電性
無機粉体の比重ρs(g/cm3)と平均粒子径r(μ
m)の積が100を超えないことを特徴とする現像スリ
ーブ。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式又は
静電記録方式などで用いられる現像スリーブ及びその現
像スリーブを用いた現像装置に関する。特に静電潜像担
持体の静電潜像を可視像化するための現像剤を担持搬送
する現像スリーブを有する現像装置に関するものであ
り、この現像装置は例えば電子写真方式のプリンター、
複写機などのような種々の画像形成装置に適用される。
【0002】
【従来の技術】電子写真複写機などの画像形成装置にお
いて用いられる現像装置として、静電潜像担持体上に担
持された静電潜像を現像して可視化する現像装置が知ら
れている。このような現像装置では、例えば特開平5−
188771号公報に記載されているように、金属から
成る現像スリーブ又はスリーブ基体の表面に、セラミッ
ク粉体の表面に金属めっきを施した粉体(以下金属化セ
ラミック粉体と呼ぶ)を含有させた電着塗装皮膜を形成
した現像スリーブを使用し、現像容器内に収容した現像
剤を現像スリーブ上に担持して像担持体と対向した現像
部まで搬送し、現像剤で静電潜像担持体上に形成した静
電潜像を現像することにより、潜像がトナー像として可
視化される。現像剤としては、磁性トナーを有する一成
分性現像剤、非磁性トナーを有する一成分非磁性現像
剤、又は非磁性トナーと磁性キャリアーを有する二成分
現像剤とが有り、それぞれの現像剤によって現像スリー
ブの材質が選ばれる。
【0003】磁性トナーを利用する場合は、現像スリー
ブ内部に例えば磁石等のような磁気発生手段が設けられ
る。この場合の現像スリーブの材質としては非磁性の金
属を使用する。現像スリーブの表面は、トナーの保持搬
送のためと、トナーへの良好な摩擦帯電電荷付与のため
に、サンドブラスト方法や化学エッチング方法等で適当
な粗面とする。又良好な現像を行わせるために、現像の
際に現像スリーブに現像バイアスが印加される。バイア
スとしてはAC、DC又は両者を重畳した電圧が使用さ
れ、そのため現像スリーブの金属としては導体が良く使
用される。
【0004】しかしながら、従来の現像スリーブには以
下のような問題点があった。先ず、高速、高頻度の使用
が要求される現像装置の現像スリーブにおいて、静電潜
像担持体に現像スリーブが接触しない非接触現像方式で
は、静電潜像担持体からの熱による現像スリーブの変形
の影響が複写画像に現れる現象が発生する。これは、静
電潜像担持体と現像スリーブ間の距離(いわゆるS−D
間距離)が現像スリーブの変形により変化し、その変形
による現像性の変化がそのまま複写画像の濃度に反映し
てしまうことによる。この場合、現像スリーブの基体に
熱変化の少ない材質か、熱伝導性の良い材質を使うこと
により軽減させることができ、通常材質のコストや加工
性などを考慮してアルミニウムが使用されるが、高耐久
が要求される現像スリーブには耐摩耗性が劣るために採
用することができない。そのために金属化セラミック粉
体及び金属粉体を含有させた電着塗装皮膜を形成するこ
とにより高耐久を実現してきた。しかし、金属から成る
現像スリーブ又はスリーブ基体の表面に金属化セラミッ
ク粉体を含有させた電着塗装皮膜を形成した現像スリー
ブは特に低温低湿環境下において静電潜像担持体に現像
剤を供給された部分と供給されなかった部分とで帯電量
に差が出る、いわゆる現像剤担持体メモリー(スリーブ
ゴースト)が発生し、複写画像に濃度差が出てしまう。
【0005】これを解決する手段として、特開平8−1
60738号に開示されているように、現像スリーブ基
体表面に電着塗装により形成された被覆層に導電性無機
粉体を含有し、且つ細かい凹凸を有する現像スリーブが
提案された。これにより、耐摩耗性に優れ多数枚耐久後
においても初期の高い画像濃度を維持することが可能で
あり、更に特に低温低湿環境下においても現像剤担持体
メモリーの発生の生じにくい現像スリーブを提供するこ
とが可能となった。しかしながら、無機粉体の比重と平
均粒子径が大きくなると、無機粉体が電解液中で沈降し
てしまったり、凝集してしまい、現像スリーブ表面の被
覆層中に無機粉体が均一に含有することが困難になる。
このため、多数枚耐久すると、凝集した導電性無機粉体
が現像スリーブ表面に出てきて、画像に白抜けが現出す
るという問題があることがわかった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、前述の問題
点を解決した現像スリーブ及びその現像スリーブを用い
た現像装置を提供することを目的とする。
【0007】すなわち本発明は、耐摩耗性に優れ多数枚
耐久後においても初期の高い画像濃度を維持することが
可能であり、更に特に低温低湿環境下においても現像剤
担持体メモリーの発生の生じにくく、画像の白抜けが生
じにくい現像スリーブ及びこの現像スリーブを用いた現
像装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は以下の構成によ
り上記目的を達成する。
【0009】本発明は、スリーブ基体及び該スリーブ基
体の表面に電着塗装により形成された、導電性無機粉体
を含有する被覆層を有する現像スリーブにおいて、この
導電性無機粉体の比重ρs(g/cm3)と平均粒子径
r(μm)との積ρs×rが100以下であることを特
徴とする現像スリーブである。さらに本発明は、この現
像スリーブを用いてなる現像装置である。
【0010】
【発明の実施の形態】図2は本発明に従う現像スリーブ
の構成を示す断面である。本実施形態の現像スリーブ9
は、スリーブ状の金属部材12を用い、その金属部材1
2上に化成皮膜層11を形成してスリーブ基体とし、そ
の表面上に電着塗装により被覆層10が形成されてい
る。
【0011】図3は本発明の他の実施形態の現像スリー
ブの構成を示す断面図である。本実施形態の現像スリー
ブ9は、スリーブ状のABS樹脂等の非金属部材15を
用い、その非金属部材15に対して一般に知られている
プラスチックへの金属めっきを行うことにより、触媒処
理層14及び金属めっき層13を順次形成し、これをス
リーブ基体としてその表面上に電着塗装により被覆層1
0が形成されている。
【0012】図4は本発明の更に他の実施形態の現像ス
リーブの構成を示す断面図である。本実施形態の現像ス
リーブ9は、セラミック素材等から成るスリーブ状のセ
ラミック部材16に対して一般に知られている金属めっ
きを行うことにより、触媒処理層14及び金属めっき層
13を順次形成し、これをスリーブ基体としてその表面
上に電着塗装により被覆層10が形成されている。
【0013】以上のように本発明において、現像スリー
ブ9に用いるスリーブ基体の材料としては、アルミニウ
ムや鉄のような金属部材及びプラスチックのような非金
属部材、更にはセラミック素材等からなるセラミック部
材のいずれを使用してもよく、その材質により電着塗装
前の下地処理として、図2〜図4に示すような処理その
他を行ってスリーブ基体としている。
【0014】非金属部材15としては特に制限はなく、
一般に剛性を求められる部分に用いられるプラスチック
材料が使用され、例えば上記したABS樹脂の他、CF
/ABS変性樹脂、PPF樹脂、変性PPO樹脂、CF
/PC樹脂等を用いることができる。
【0015】本発明者は、先に現像スリーブの被覆層の
耐摩耗性及び特に低温低湿環境下でのスリーブゴースト
の発生抑制の点について鋭意研究を行った結果、無機粉
体を含有した被覆層を電着塗装によって形成すると、無
機粉体表面の官能基と電着樹脂との架橋反応により、強
固な被覆層が形成され耐摩耗性が向上すること、更に被
覆層が導電性無機粉体を含有しかつ被覆層の表面は細か
い凹凸を有していると、現像スリーブとトナーとの接触
面積が広くなり摩擦量が多くなって摩擦帯電不良が解消
されるため低温低湿環境下においてもスリーブゴースト
の発生を抑制できることを見出した。しかしながら使用
する導電性無機粉体の性状によっては画像に白抜けが生
ずることがわかり、さらに研究の結果、前述のように白
抜けをおこさないためにはスリーブ表面に電着塗装され
る導電性の無機粉体の比重をρs(g/cm3)、平均
粒子径をr(μm)としたとき、ρs×rの値が100
以下であることが必要であることを見出した。
【0016】ρs×rの値が100より大きいと、導電
性無機粉体が電解液中で沈降してしまったり、凝集して
しまい、現像スリーブ表面の被覆層中に均一に含有させ
ることが困難になり、画像に白抜けが生じる。
【0017】本発明において、現像スリーブの被覆層
は、導電性無機粉体を含有しており、更に必要に応じて
導電性カーボン、非導電性粉体及び固体潤滑剤を含有す
ることが可能であり、これらを含有させることにより被
覆層の表面の凹凸を小さくすることができる。
【0018】導電性無機粉体としてはホウ化金属、炭化
金属、窒化金属、酸化金属等の導電性セラミック粉体を
用いることができる。又は前記導電性無機粉体を含有す
る非導電性のセラミック粉体を用いることもできる。更
には前記導電性無機粉体又はそれを含有するセラミック
粉体の表面に導電性超微粒子等をドーピングやプラズマ
処理等をすることにより粉体表面の導電性を良くしたも
の、(例えばAl23粉体上にプラズマ化したNi超微
粒子で被覆した複合粉やTiO2にSnO2系の導電層処
理をしSbドープをした導電粉体)を用いることができ
る。これらの粉体の形状としては特に制限はなく一般に
知られている球状、角状、板状、針状、ウイスカー状、
及び不定形状等が使用される。
【0019】電着塗料のタイプとしてアニオン系又はカ
チオン系の双方が使用可能である。電着塗料中の無機粉
体、カーボンブラック、固体潤滑性粉体等の分散方法
は、上記樹脂中に各種粉体を加えIPA等の溶剤により
適当な粘度に希釈し、サンドミル又はボールミル等を用
いて適当な時間をかけて攪はんする。その後に一般に用
いられている電着塗料の調製方法と同様にして、脱イオ
ン水を用いて電解液100重量部に対して樹脂の固形分
として5〜30重量部になるように希釈して電着塗料を
調製する。
【0020】電着塗装の電解条件は、アニオン系では被
塗装物であるスリーブ基体を陽極とし、カチオン系では
陰極とし、電解液温度20〜30(℃)、印加電圧30
〜200(V)、処理時間数十秒〜5分間とするのが好
ましい。電解液中で通電後、水洗水切りして100〜1
90℃のオーブンで20〜180分間加熱硬化し、又は
近赤外線又は赤外線にて1500Wの放射量で5〜60
分間照射することにより硬化させて電着塗装皮膜である
被覆層の形成が完了する。
【0021】本発明において電着塗装とは、電着塗料中
に樹脂と共に分散された粉体を電気泳動作用によって析
出する電着樹脂と共に共析させる方法である。
【0022】次に、本発明の現像装置に関して説明す
る。
【0023】本発明の現像装置は、静電潜像担持体の静
電潜像を可視像化するための現像剤を担持搬送する現像
スリーブを有している。静電潜像担持体としては、アモ
ルファスシリコーンやOPCのような感光体のドラムや
ベルトが用いられる。
【0024】本発明の現像装置は、トナーによって構成
される一成分系現像剤及びトナーをキャリアによって構
成される二成分系現像剤のいずれの現像剤を用いること
も可能である。
【0025】更に本発明の現像装置は、現像部において
静電潜像担持体と現像スリーブを一定の間隔を保つよう
に配置し、現像時に現像スリーブに担持されている現像
剤を静電潜像担持体に飛散させて現像するジャンピング
現像方法を用いることができる。
【0026】図1は本発明の現像装置の一例の概略構成
を示す断面図である。図において4は固定磁石ローラ
ー、2は可動な現像スリーブ、8はホッパー部、1は磁
性体から成る厚み規制のための磁性ブレード、5は感光
ドラム、7は一成分磁性トナーである。6はスリーブ2
と感光ドラム5の間にAC、DCの重畳電圧を印加する
ための電源部である。
【0027】この現像装置において、トナー7はホッパ
ー8に貯蔵されており、固定磁石ローラー4の磁力にっ
て現像スリーブ2上へと引き寄せられる。現像スリーブ
上のトナーは、現像スリーブの回転に伴い現像スリーブ
との摩擦により電荷を与えられる。
【0028】トナーは回転する現像スリーブによって搬
送されてブレード部に達する。磁性ブレード1の対向位
置には磁極N1が配置されている。トナーはブレード1
と磁極N1との間に生ずる磁界と、ブレード1と現像ス
リーブ2との間隔によりある一定の厚みに規定されトナ
ー層3が塗布される。スリーブは更に回転してスリーブ
に対向する感光ドラム5に達する。感光ドラムと対向し
たトナー層3は現像磁極S1の磁力によって穂立ちし、
感光ドラム上の静電潜像とスリーブとの間に印加される
AC、DCの重畳電圧による電界の作用によって往復運
動して、潜像電荷のあるところにだけ付着する。
【0029】現像残りの現像スリーブ上のトナーは更に
現像スリーブの回転、搬送磁極N2、S2、N3の磁力に
よって現像容器内へと搬送される。
【0030】
【実施例】以下、本発明を実施例を用いて詳細に説明す
る。
【0031】実施例1 スリーブ部材としてアルミニウム53Sを用いて外径3
2mmの円筒に加工し、これを40℃で5重量%に調整
したアルカリ性脱脂剤(商品名VJP6120−4、ヘ
ンケル白水社製)中で2分間超音波処理しスリーブ基体
とした。
【0032】bis−フェノール・エポキシ系カチオン
型樹脂(商品名ニューペイントER−F2、上村工業社
製)100重量部に対して、比重ρsが4.5(g/c
3)平均粒子径rが0.25(μm)の導電性TiO2
粉体(商品名パストランET500W、石原産業社製)
100重量部、導電性カーボンブラック粉体(商品名ケ
ッチェンブラクEC600JD、ケッチェンブラックイ
ンターナショナル社製)3重量部を混合し、IPAで適
当な粘度になるように希釈した。これをサンドミルで3
0分間分散した後、脱塩水を加えて樹脂が10重量%に
なるように調整して電着塗料とした。
【0033】この塗料を用いて、スリーブ基体を陰極と
し、ステンレス板を対極として、電解液温度28℃、印
加電圧100Vで、5C/dm2となるまで通電して電
着塗装した。
【0034】電着塗装後にスリーブ基体を水洗し、15
0℃のオーブンにより30分間硬化した。オーブンによ
る硬化の後に、1500Wの近赤外線を20分間照射す
ることにより被覆層を形成して現像スリーブAを得た。
【0035】次にこの現像スリーブAを、その要部を図
1に示す複写機に装着して本発明の現像装置を得た。図
1の現像装置においては、固定磁石ローラー4の磁極の
強さはN1=700G(ガウス)、S1=800G、N2
=S2=N3=S3=500Gとし、スリーブとドラムの
間隔は0.3mmとし、ブレード1には磁性体である鉄
を用い、スリーブとブレードの間隔は0.25mmに保
持し、バイアス電源6としてACにDC重畳させたもの
を用い、Vpp=1200(V)、f=1800(H
z)、DC=+100(V)とし、現像スリーブの回転
数は400rpmとした。スリーブAの性能を測定する
ため、この複写機を用いて静電潜像担持体の静電潜像を
現像して、画像形成を行った。初期と耐久試験後の画像
濃度、スリーブゴーストおよび白抜けについて以下に示
す方法で評価した。
【0036】画像濃度:Macbeth社の反射濃度計
RD914を用いて5点測定し、それらの平均値を濃度
の代表値とした。
【0037】スリーブゴースト:図5のチャートを用い
てゴースト画像を出力し、評価を行った。
【0038】白抜け:ベタ黒画像のチャートを出力した
時に、現像スリーブのピッチ間隔で白くスジ状に出る画
像不良のことを白抜けという。
【0039】評価結果は他の実施例および比較例と一括
して表1に示した。
【0040】実施例2 実施例1に用いた導電性TiO2粉体の代りに比重ρs
が4.2(g/cm3)平均粒子径rが10(μm)の
導電性TiO2粉体(商品名パストランET500W、
石原産業社製)を用いた以外は、実施例1と同様にして
現像スリーブBを得、このスリーブを装着した実施例1
の複写機を用いて実施例1と同様の画像形成試験を行
い、評価結果を表1に示した。
【0041】実施例3 実施例1に用いた導電性TiO2粉体の代りに比重ρs
が4.2(g/cm3)平均粒子径rが20(μm)の
導電性TiO2粉体(商品名パストランET500W、
石原産業社製)を用いた以外は、実施例1と同様にして
現像スリーブCを得、このスリーブを装着した実施例1
の複写機を用いて実施例1と同様の画像形成試験を行
い、評価結果を表1に示した。
【0042】実施例4 実施例1に用いた導電性TiO2粉体の代りに比重ρs
が6.6(g/cm3)平均粒子径rが0.1(μm)
の導電性SnO2粉体(商品名SN−100、石原産業
社製)を用いた以外は、実施例1と同様にして現像スリ
ーブDを得、このスリーブを装着した実施例1の複写機
を用いて実施例1と同様の画像形成試験を行い、評価結
果を表1に示した。
【0043】実施例5 実施例1に用いた導電性TiO2粉体の代りに比重ρs
が6.6(g/cm3)平均粒子径rが10(μm)の
導電性SnO2粉体(商品名SN−100、石原産業社
製)を用いた以外は、実施例1と同様にして現像スリー
ブEを得、このスリーブを装着した実施例1の複写機を
用いて実施例1と同様の画像形成試験を行い、評価結果
を表1に示した。
【0044】実施例6 実施例1に用いた導電性TiO2粉体の代りに比重ρs
が7.4(g/cm3)平均粒子径rが5(μm)の導
電性Niめっき粉体を用いた以外は、実施例1と同様に
して現像スリーブFを得、このスリーブを装着した実施
例1の複写機を用いて実施例1と同様の画像形成試験を
行い、評価結果を表1に示した。
【0045】実施例7 実施例1に用いた導電性TiO2粉体の代りに比重ρs
が7.4(g/cm3)平均粒子径rが10(μm)の
導電性Niめっき粉体を用いた以外は、実施例1と同様
にして現像スリーブGを得、このスリーブを装着した実
施例1の複写機を用いて実施例1と同様の画像形成試験
を行い、評価結果を表1に示した。
【0046】比較例1 実施例1に用いた導電性TiO2粉体の代りに比重ρs
が4.2(g/cm3)平均粒子径rが25(μm)の
導電性TiO2粉体(商品名パストランET500W、
石原産業社製)を用いた以外は、実施例1と同様にして
現像スリーブHを得、このスリーブを装着した実施例1
の複写機を用いて実施例1と同様の画像形成試験を行
い、評価結果を表1に示した。
【0047】比較例2 実施例1に用いた導電性TiO2粉体の代りに比重ρs
が6.6(g/cm3)平均粒子径rが17(μm)の
導電性SnO2粉体(商品名SN−100、石原産業社
製)を用いた以外は、実施例1と同様にして現像スリー
ブIを得、このスリーブを装着した実施例1の複写機を
用いて実施例1と同様の画像形成試験を行い、評価結果
を表1に示した。
【0048】比較例3 実施例1に用いた導電性TiO2粉体の代りに比重ρs
が7.4(g/cm3)平均粒子径rが15(μm)の
導電性Niめっき粉体を用いた以外は、実施例1と同様
にして現像スリーブJを得、このスリーブを装着した実
施例1の複写機を用いて実施例1と同様の画像形成試験
を行い、評価結果を表1に示した。
【0049】
【表1】 表1に示すように同一種類の導電性無機粉体を使用して
もρs×rの値が100を超えると白抜けが発生するこ
と、および粉体の種類が変わっても、この性質は変わら
ないことがわかる。
【0050】なお、比較例1〜3の現像スリーブの表面
は、中心平均粗さ(Ra)および十点平均粗さ(Rz)
がそれぞれ(0.61,5.0),(0.78,6.
2),および(0.65,5.3)であり、前記特開平
8−160738に開示された好ましい値の範囲内であ
り、画像濃度およびゴーストについては良好な結果であ
ったが白抜けの発生が起ったものである。
【0051】
【発明の効果】本発明によれば、スリーブ基体及びこの
スリーブ基体の表面に電着塗装により形成された被覆層
を有しその被覆層は、導電性無機粉体を含有しているス
リーブにおいて、その無機粉体の比重(g/cm3)と
平均粒子径(μm)の積を100を超えないように選ぶ
ことにより、このスリーブを用いた現像装置によって得
られる画像の多数枚耐久後においても初期の高い画像濃
度を維持することが可能であり、低温低湿環境下におい
てもスリーブゴーストの発生をなくするとともに、特に
画像の白抜けの発生を防止することができた。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に従う現像装置の一例の概略構成を示す
断面図である。
【図2】本発明に従う現像スリーブの構成を示す断面図
である。
【図3】本発明の他の実施例に従う現像スリーブの構成
を示す断面図である。
【図4】本発明の更に他の実施例に従う現像スリーブの
構成を示す断面図である。
【図5】本発明のゴースト画像を説明する図である。
【符号の説明】
1 磁性ブレード 2 現像スリーブ 3 トナー層 4 固定磁石ローラー 5 感光ドラム(静電潜像担持体) 6 スリーブ2と感光ドラム5の間に電圧を印加する
ための電源部 7 一成分磁性トナー 8 ホッパー部 9 現像スリーブ 10 電着塗装皮膜 11 化成皮膜層 12 金属部材 13 金属めっき層 14 触媒処理層 15 非金属部材 16 セラミック部材

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 スリーブ基体及び該スリーブ基体の表面
    に電着塗装により形成された、導電性無機粉体を含有す
    る被覆層を有する現像スリーブにおいて、該導電性無機
    粉体の比重をρs(g/cm3)、平均粒子径をr(μ
    m)としたとき、下記式(1)を満たすことを特徴とし
    た現像スリーブ。 【数1】 ρs×r≦100 (1)
  2. 【請求項2】 被覆層が導電性カーボンブラックを更に
    含有していることを特徴とする請求項1に記載の現像ス
    リーブ。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2に記載の現像スリーブを
    用いてなる現像装置。
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