JP4080594B2 - 現像装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえば、電子写真複写機に備えられる現像装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年の電子写真複写機の分野においては、プリンタ/複写機、デジタル機、カラー機、モノクロ機を問わず印刷速度に関しては高速化の動きが著しくなってきている。
【0003】
しかし、電子写真複写機を高速化すると、感光体速度、すなわちプロセススピードが早くなる為、現像装置にとっては単位時間当たりの現像量(感光体に付着させるトナーの量)が少なくなる為、基本的には印刷能力が低下する。換言すれば、印刷紙にとっては画像濃度の低下が生じる。
【0004】
また、感光体の見地に立てば感度等の問題から高速化すると感光体径を大きくせざるを得ない。感光体径が大きくなると、画像後欠け等の画質劣化が生じる。
この様に、高速化された場合、画像濃度低下、画質劣化等の問題が生じる為、それを解決する為に従来より1つの現像装置内に複数の現像ローラを上下に配置する所謂複数現像装置なるものが適用されている。
【0005】
この複数現像装置は、現像ローラの背面を現像剤が搬送するタイプで、現像剤攪拌部としてのミキサー部と現像剤現像部としての現像ローラ部間の潤滑な現像剤交換、すなわち現像剤全体で考えた場合の理想的な現像剤の流れを形成することが非常に困難な装置となっている。
【0006】
従って、このタイプの現像装置で現像特性を向上させることは困難であった。但し、単一の現像ローラを有する単数現像器と比較すれば現像特性は上である。
そこで、現像剤の流れを良好にするために、上下の現像ローラと攪拌部材(例えばパドル、パケットローラなど)の中間部に搬送マグネットローラを設けたものが開発されてきた。
【0007】
この搬送マグローラの役目は攪拌部材からフレッシュな現像剤を受け取り、実際に現像を行う現像ローラ(例えば上部側の現像ローラ)に引き渡すというもので実際に現像を行うことはない。
【0008】
搬送マグネットローラの設置により、上下の現像ローラの背面搬送の必要が無くなり、現像剤攪拌部と現像剤現像部の潤滑な現像剤交換、すなわち現像剤全体で考えた場合の理想的な流れを形成させることが可能となり、格段の現像特性を引き出すことが出来るようになった。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように、複数現像器を用いると単数現像器と比較すると格段の現像特性を得ることが出来るが、現像上流側の現像ローラから現像下流側の現像ローラへの現像剤の受け渡しが構造上の最大のポイントとなる。
【0010】
従って、装置としてはこのポイントに十分マージンを持たせてやることが必要となってくる。
現像剤の受渡しの理想は、上流側の現像ローラからの現像剤全てが下流側の現像ローラに受け渡されること(100%の受け渡し)、現像剤が受け渡される時、現像剤(トナー、キャリア)が感光体方面へ飛散しないこと(現像剤飛散なし)の2つが挙げられる。
【0011】
1点目の100%の受け渡しに関して説明する。
現像剤の100%の受け渡しが行わなければ、上流/下流側の現像ローラ上の現像剤層厚が現像中に変化してしまい現像特性を非常に不安定なものにしてしまう。
【0012】
現像器にとって現像層厚は非常に重要である為、通常ドクターと呼ばれる規制板により100分の1ミリオーダまで調整されているものでる。
現像層厚が変化すると画質全般(例えば、画像濃度、カブリ、細線再現性、後端欠け)に変化が生じ、またトナー飛散レベルにも異常をきたすことがある。
【0013】
さらに、現像剤の100%の受け渡しが行わなければ、上流側の現像ローラの背面に現像後の現像剤が搬送され(背面搬送され)、再びこれが現像に用いられカスレ画像(薄い画像)が発生する。
【0014】
また、全体の現像剤の流れのバランスが崩れ、現像剤落ち、現像剤飛び等の不慮の事態が生じることもある。
さらに、現像剤の100%の受け渡しが行わなければ、下流側の現像ローラ上の現像剤量が減ることにより、搬送不良が生じる。このように現像剤の100%の受け渡しは絶対に必要である。
【0015】
次に、現像剤飛散なしに関して説明する。
現像剤飛散とは、現像剤構成成分のトナー、キャリヤが感光体方面へ飛散し現像器外へ飛び出してしまう現象である。トナーが飛散すると機体内を汚してしまい、紙搬送経路を汚せば紙汚れ、ワイヤー等を汚せばリークや出力不良、光源系を汚せば照度低下などを引き起こし電子写真装置としての役目を果たさなくなることが有り得る。
【0016】
キャリアが飛散すると、まず第1に現像器内の現像剤の入れ目量が減ってしまう。入れ目量が減少すると、トナー濃度が不安定になったり、羽根跡/べタカスレ等の不良画像が発生する。
【0017】
第二に、現像器外へキャリアが飛ぴ出すと様々な弊害を引き起こす。感光ドラムに付着すれば、クリーニング不良、リークまたキャリア付着画像等が発生、定着器に付着すればローラ破損が生じる。
【0018】
以上説明したように、複数現像器は理想的に構成されていれば格別の現像特性を得ることが出来るが、少しでもマージンがない構成であれば100%の受け渡しができなかったり、現像剤飛散してしまい現像特性どころか電子写真機能そのものも損なってしまいかねない。
【0019】
そこで、従来は、下記の方法にて製品に適用されていた。
現像剤の100%の受け渡しも現像剤飛散しないことも、上流側の現像ローラから下流側の現像ローラへの受渡部の磁力パターンがポイントとなる。
【0020】
磁力パターンとは上流側の現像ローラの受け渡しに関与する磁極の磁力及ぴ磁極角度と下流側の現像ローラの受け取りに関与する磁極の磁力及ぴ磁極角度の関係である。
【0021】
図8に磁力パターンのモデルを示した。
尚、図8中30は感光体ドラムで、この感光体ドラム30に上流側及び下流側の現像ローラ31,32が近接対向されている。また、33は現像剤を撹拌する攪拌部材で、この攪拌部材33で撹拌された現像剤は搬送マグローラ34に受け取られて実際に現像を行う上流側の現像ローラ31に引き渡されるようになっている。
【0022】
ここでは、上流側及び下流側の現像ローラ31,32の磁極角度に関して考える。
同図において、狙い目の角度に磁極が位置した場合、すなわち上流側の現像ローラ31の受渡極Sが▲3▼のポイントに、下流側の現像ローラ32の受取極Nが▲8▼のポイントに位置した場合は、現像剤の1O0%の受け渡しも行いかつ現像剤も飛散しない状況にある。
【0023】
しかしながら、実際には基本的に製造バラツキで同図の様に磁極S,Nの位置にフレが発生する。
一例ではあるが、一般に現像ローラ31,32自体の磁極S,Nのフレが±5゜、現像ローラ31,32を現像器に設置する場合のフレが±2゜、トータル±7゜程度のフレが生じる。
【0024】
同図において例えば、上流側の受渡極Sが▲1▼、下流側の受取極Nが▲6▼にそれぞれふれた場合はトナ飛散が、上流側の受渡極Sが▲5▼、下流側の受取極Nが(10)にそれぞれふれた場合はキャリア飛散が、上流側の受渡極Sが▲5▼、下流の受取極Nが▲6▼にふれた場合は搬送不良が生じる。
【0025】
そこで、従来は現像ローラ31,32の製造バラツキを±3゜へ、さらに現像ローラ31,32の設置フレを磁極校正機構を設けることにより±0.5゜にしていた。
【0026】
すなわち±7゜のフレを±3.5゜になるように約50%に押さえ込み上記2項目の不具合を防止していた。
さらに、上流側の現像ローラ31と下流側の現像ローラ32間のギャップも上記不具合点に関与する為、厳しいギャップ精度を持たせて上記マージンを確保する場合もあつた。
【0027】
この様に、現像ローラ31,32の製造バラツキを押さえること、磁極校正機構を設けること、上下現像ローラ31,32間のギャップを高精度にすることで対策を講じていたのだが、いずれも相当にコストアップに繋がっていた。すなわち、現状の複数現像器は高性能かつハイコストなのである。
【0028】
従来の問題点を纏めると、性能的に上流側の現像ローラから下流側の現像ローラへの現像剤の引き渡しにマージンをとることができなかった為、製品化するに至ってハイコストにせざるをえなかったというものである。
【0029】
本発明は上記事情に着目してなされたもので、簡単な構成で、現像剤の引き渡しにマージンを持たせることができる低コストの現像装置を提供することを目的とするものである。
【0030】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項1記載の発明は、回転する像担持体に対しその回転方向に沿って対向配置され同方向に回転することにより現像剤を搬送して前記像担持体に供給する第1及び第2の現像ローラと、前記第1の現像ローラに現像剤を搬送する搬送マグネットローラと、前記第1の現像ローラ内に固定的に設けられ、前記第1の現像ローラの回転方向に亘って前記現像剤を前記第2の現像ローラに受け渡すための受渡用磁極及びこの受渡用磁極と同極性で現像剤を剥離させるための第1の剥離極を有する第1のマグネットと、前記第2の現像ローラに固定的に設けられ、前記第1の現像ローラから受け渡される現像剤を受け取る前記受渡用磁極とは逆極性の受取用磁極を有する第2のマグネットとを具備し、前記第1の現像ローラから剥がれる現像剤の位置が、前記第1の現像ローラから前記第2の現像ローラへの現像剤の受渡部近辺となり、かつ前記第1の現像ローラからの剥離が2回以上に渡って行われるように、前記第1の剥離極と同極性の第2の剥離極を前記受渡用磁極と前記第1の剥離極との間に位置し、かつ前記受渡用磁極に近接する状態で配置したことを特徴とする。
【0038】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示す一実施の形態を参照して説明する。
図1は像担持体としての感光体ドラム1及びこの感光体ドラム1に対向される現像装置2を示す構成図である。
【0039】
感光体ドラム1は、例えば厚さが2.5mmで、59.96mmの外径を有するアルミニューム円筒の外周面に感光層が被膜されて約60mmの外径が与えられたものである。感光体ドラム1はA4サイズの用紙の長辺を進行方向と直交する方向に向けて搬送する横送りとするために340mmの長さが与えられ、図示しない駆動モータにより、複写速度に対応した所定の速度で矢印で示すように時計方向に回転される。
【0040】
現像装置2はハウジング4を有し、このハウジング4内にはトナーとキャリアからなる2成分現像剤が収容されている。またハウジング4内の前面側には第1及び第2の現像ローラとしての上現像ローラ5及び下現像ローラ6が配設されている。これら上下の現像ローラ5,6は感光体ドラム1の回転方向に沿って配置され、感光体ドラム1に近接対向されている。そして、これら上下の現像ローラ5,6はそれぞれ矢印で示すように反時計方向に回転されて感光体ドラム1に現像剤を供給するようになっている。
【0041】
下現像ローラ6の表面には残留トナーを剥離するための剥離板金8が接触されている。またハウジング4内の奥側には図示しないトナー補給ホッパから補給されたトナーを撹拌搬送する第1及び第2のミキサー10,11が配設されている。さらに、第1のミキサー10と下現像ローラ6との間には、第1のミキサー5から送られる現像剤を撹拌して供給する撹拌供給パドル13が回転自在に設けられている。この撹拌供給パドル13の斜め上方部には撹拌供給パドル13から送られてくる現像剤を上現像ローラ5に搬送する搬送マグネットローラ15が回転自在に設けられている。搬送マグネットローラ15にはその表面における現像剤の層厚を規制するドクターブレード16が近接対向されている。
【0042】
次に、現像装置11内における現像剤(トナーとキャリアとが所定の比率で混合されている粉体)の流れについて説明する。
ハウジング4内に投入された現像剤は、第2のミキサ11により、図1における紙面と直交する方向の奥側(または前側)に搬送される。一方、第1のミキサ10は第2のミキサ11により搬送された現像剤を、逆向き即ち、図1における紙面と直交する方向の前側(または奥側)に搬送する。従って、第1及び第2のミキサ10,11の回転によって、ハウジング4内に投入された現像剤はハウジング4内を循環されて、所定の電位に摩擦帯電される。
【0043】
第1および第2のミキサ10,11の回転によってハウジング4内を循環されている現像剤は、撹拌/供給パドル13の回転によって撹拌搬送されて搬送用マグネットローラ15へ送られる。この搬送用マグネットローラ15へ送られた現像剤はドクターブレード16により層厚が一定に規制されたのち上現像ローラ5ヘ送られる。この上現像ローラ5ヘ送られた現像剤は上現像ローラ5の回転により下現像ローラ6へ搬送されながら感光体ドラム1の静電潜像に供給されて現像が行われる。現像後、下現像ローラ6に残留した現像剤は剥離板金8により除去され、撹拌/供給パドル13へ送られた後、再び第1および第2のミキサ22,23による摩擦帯電の工程に戻される。
【0044】
なお、この摩擦帯電の工程においては、図示しないトナー濃度センサにより検知されたトナー濃度と基準値との差に対応する量のトナーが図示しないトナータンクから補給されるとともに、第1および第2のミキサ10,11により撹拌および摩擦帯電されて再び撹拌/供給パドル13、搬送用マグネットローラ15を介して上現像ローラ5に供給される。
【0045】
図2は上、下の現像ローラ5,6の構成を示すものである。
上現像ローラ5は回転スリーブ21を有し、この回転スリーブ21の内部には第1のマグネット22が固定的に設けられている。第1のマグネット22には感光体ドラム1に近接する主極N1が設けられ、この主極N1の回転スリーブ21回転方向の下流側には所定間隔を存して受渡極S1及び第1の剥離極S2が配置されている。そして、第1のマグネット22の受渡極S1と第1の剥離極S2との間に位置して第2の剥離極S3が受渡極S1に近接する状態で設けられている。
【0046】
下現像ローラ6は回転スリーブ23を有し、この回転スリーブ23の内部には第2のマグネット24が固定的に設けられている。第2のマグネット24には上現像ローラ5から受け渡される現像剤を受けとる受取極N2が設けられ、さらに、受取極N2の回転スリーブ23の回転方向下流側には搬送極S4が設けられている。
【0047】
次に、現像剤として2成分材料、東芝製現像剤Dー6550(粒径65μmキャリア、400000枚USED)と東芝製トナーTー6550(粒径11μm)を採用し、試験環境としては、現像剤の搬送性に関して最悪の条件となるH/H環境(30゜、85RH%)を選択して試験した結果について図3に示す従来の装置と比較して説明する。
【0048】
図3は従来の上現像ローラ5の磁極パターンを示すものである。
図3における磁極パターンの場合は、現像剤の受け渡しに不具合のないポイントは図中にα゜で示すように略±3゜程度の領域でしか存在しなかった。
【0049】
図2に示す本発明による磁極パターンの場合は、現像剤の受け渡しに不具合のないポイントが図中にβ゜で示すように略±10゜程度の領域に拡大した。
本発明の最大のポイントは受渡極S1と剥離極S2との中間に通常(従来)の磁極パターンには存在しない剥離極S3を受渡極Sに近接させて設けたことにある。
【0050】
この剥離極S3の設置により現像剤剤引き渡しのマージンが倍以上も向上した理由を図4及び図5にて説明する。
図4は従来装置の上現像ローラ5の法線方向の磁力パターンを示す模式図である。
【0051】
図4においての現像剤の剥離は受渡極S1と剥離極S2極との間で行われる。
現像剤が完全に上現像ローラ5から剥がれる位置は図4中のボトム位置(b)、すわなち磁力の最も小さいポイントとなる。
【0052】
しかしながら、この磁力パターンの場合ボトム位置(b)は上現像ローラ5と下現像ローラ6の最接近位置から現像剤搬送方向の下流側となる為、ボトム位置(b)まで到達すれば現像剤は全て剥離されるが、最接近位置すなわち受渡部にて完全に現像剤が剥離されることはない。従って、下現像ローラ6への現像剤受け渡しは完全ではない。
【0053】
これに対し、図5は本発明の上現像ローラ5の法線方向の磁力パターンを示す模式図である。
図5においての現像剤剥離は受渡極S1と剥離極S3、及び剥離極S3と剥離極S2の間の2回に亘って行われるため、これだけでも剥離効果が向上する。
【0054】
それに加えて現像剤が完全に現像ローラ5から剥がれる位置は図中(b´)ボトム位置、すなわち上現像ローラ5と下現像ローラ6の最接近位置近辺、さらに言い換えればまさに現像剤の受渡部近辺なのである。
【0055】
従って、剥離された現像剤のほとんが下現像ローラ6の受取極N2に搬送される為、受渡しは完全なものとなった。
なお、本実施の形態では、上現像ローラ5の主極N1を0゜とし時計周りに考えた場合、図2のS2極=170゜、S3極=273゜、S1極=306゜に配置されている。
【0056】
即ち、磁極S3は|S1ーS3|≧=35゜を満たす程、S1極に近接して設けられている。
図6は本発明の第2の実施の形態を示すものである。
【0057】
この実施の形態では、上現像ローラ5の受渡極S1の法線方向の磁束密度をU[ガウス]、下現像ローラ6の受取極N2の法線方向の磁束密度をL[ガウス]、上下現像ローラ5,6間のギャップをX[mm]としたとき、LーU≧50ガウスで、X≦1.5mmとされている。
【0058】
次に、現像剤として2成分材料、東芝製現像剤Dー6550(粒径65μmキャリア、400000枚USED)と東芝製トナーTー6550(粒径11μm)を採用し、試験環境としては、搬送性に関して最悪の条件となるH/H環境(30゜、85RH%)を選択し、現像剤の受渡しに関しては上記磁束密度、上下現像ローラ5,6間のギャップをパラメータに採り実験したところ図7に示すような結果を得た。
【0059】
即ち、磁束密度UとLに関しては受取側の磁極N2のガウスが強い方が良好、上下現像ローラ5,6間のギャップXに関しては小さい方が良好であるという結果であった。
【0060】
同図より、本試験結果においてはX≦1.5mm、LーU≧50ガウスで良好領域、すなわち受渡しが完全となる領域を見出すことが出来た。
尚、本発明は上記第1及び第2の実施の形態に限られるものではなく、上記第1及び第2の実施の形態を組み合わせるものであっても良い、
即ち、受渡極S1と剥離極S2と中間に通常の磁力パターンには存在しない剥離極S3を受渡極S4に近接させて設け、上現像ローラ5の受渡極S1の法線方向の磁束密度をU[ガウス]、下現像ローラ6の受取極N2の法線方向の磁束密度をL[ガウス]、上下現像ローラ5,6間のギャップをX[mm]としたとき、LーU≧50ガウスで、X≦1.5mmとする。
【0061】
第1の実施の形態、及び第2の実施の形態ともに単独でも十分効果のあるものだが、第1及び第2の現像ローラ5,6の高速回転化、小径化等に対応する為には更なるマージンが必要となる為、第3の実施の形態のものが必要になる。
【0062】
また、本発明は上現像ローラ5の回転速度をVm1 、下現像ローラ6の回転速度をVm2 としたとき、Vm2 /Vm1 >1としても同様な効果を奏する。
上記したように、本発明によれば、複数現像器において、磁力構成機構を設けたり、磁力スペースの狭い硬化な現像ローラを使用したり、上下現像ローラの非常に狭いスペースのギャップを保持させる為の高価なギャップ維持機構を設けたりしない条件の元で、上流現像ローラ5から下流現像ローラ6への現像剤の移動を、画質劣化、搬送不良、飛散等の不具合なく、100%受け渡すことが出来るようになった。従って、高性能かつローコストの複数現像器を提供することが出来るようになった。
【0063】
【発明の効果】
本発明は以上説明したように、第1の現像ローラの第1のマグネットに受渡用磁極と第1の剥離極との間に位置して第1の剥離極と同極性の第2の剥離極を少なくとも1極以上設けたから、現像剤の剥離を受渡用磁極と第2の剥離極との間及び第2の剥離極と第1の剥離極との間でそれぞれ行うことができ、現像剤の受け渡し力を向上できる。
【0064】
また、受渡用磁極の法線方向の磁束密度をUガウス、受取用磁極の法線方向の磁束密度をLガウス、第1及び第2の現像ローラ間のギャップをXmmとしたとき、LーU≧50ガウス、X≦1.5mmとしたから、現像剤の受け渡し力を向上できる。
【0065】
従って、複数現像器において磁力構成機構を設けたり、磁力スペースの狭い硬化な現像ローラを使用したり、第1及び第2の現像ローラ間に非常に狭いスペースのギャップを保持させる為の高価なギャップ維持機構を設けたりしない条件の元で、第1の現像ローラから第2の現像ローラヘの現像剤の移動を画質劣化、搬送不良、飛散等の不具合なく、100%受け渡すことが出来る。
よって、高性能かつローコストの複数現像器を提供することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態である感光体及び現像装置を示す構成図。
【図2】現像ローラの磁極配置構成を示す図。
【図3】従来の現像ローラの磁極配置構成を示す図。
【図4】図3の現像ローラの磁力パターンを示す模式図。
【図5】図2の現像ローラの磁力パターンを示す模式図。
【図6】本発明の他の実施の形態である現像ローラの磁極配置構成を示す図。
【図7】図6に示す現像ローラの現像剤の受け渡しが良好に行われる領域を示すための図。
【図8】従来における現像ローラの磁極配置のフレを示すための図。
【符号の説明】
1…感光体ドラム(像担持体)
5…第1の現像ローラ
6…第2の現像ローラ
10,11…撹拌搬送手段
15…搬送ローラ
S1…受渡用磁極
S2…第1の剥離極
S3…第2の剥離極
22…第1のマグネット
N2…受取用磁極
24…第2のマグネット

Claims (5)

  1. 回転する像担持体に対しその回転方向に沿って対向配置され同方向に回転することにより現像剤を搬送して前記像担持体に供給する第1及び第2の現像ローラと、
    前記第1の現像ローラに現像剤を搬送する搬送マグネットローラと、
    前記第1の現像ローラ内に固定的に設けられ、前記第1の現像ローラの回転方向に亘って前記現像剤を前記第2の現像ローラに受け渡すための受渡用磁極及びこの受渡用磁極と同極性で現像剤を剥離させるための第1の剥離極を有する第1のマグネットと、
    前記第2の現像ローラに固定的に設けられ、前記第1の現像ローラから受け渡される現像剤を受け取る前記受渡用磁極とは逆極性の受取用磁極を有する第2のマグネットとを具備し、
    前記第1の現像ローラから剥がれる現像剤の位置が、前記第1の現像ローラから前記第2の現像ローラへの現像剤の受渡部近辺となり、かつ前記第1の現像ローラからの現像剤の剥離が2回以上に渡って行われるように、前記第1の剥離極と同極性の第2の剥離極を前記受渡用磁極と前記第1の剥離極との間に位置し、かつ前記受渡用磁極に近接する状態で配置したことを特徴とする現像装置。
  2. 前記第1及び第2の現像ローラに向かって現像剤を撹拌搬送する撹拌搬送手段を備え、
    前記搬送マグネットローラは前記撹拌搬送手段によって撹拌搬送される現像剤を前記第1の現像ローラに搬送することを特徴とする請求項1記載の現像装置。
  3. 前記第1の現像ローラの中心と前記受渡用磁極とを結ぶ第1の線分と、前記第1の現像ローラの中心と前記第2の剥離極とを結ぶ第2の線分とがなす角度の絶対値が35°以下になるように前記第2の剥離極を前記受渡用磁極に近接させたことを特徴とする請求項1または2記載の現像装置。
  4. 前記受渡用磁極の法線方向の磁束密度をUガウス、前記受取用磁極の法線方向の磁束密度をLガウスとしたとき、LーU≧50ガウスであることを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項に記載の現像装置。
  5. 前記第1及び第2の現像ローラ間のギャップをX mm としたとき、X≦1.5 mm であることを特徴とする請求項1乃至4の何れか一項に記載の現像装置。
JP13043298A 1998-05-13 1998-05-13 現像装置 Expired - Fee Related JP4080594B2 (ja)

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