JP2003330259A - 現像装置およびそれを用いた画像形成装置 - Google Patents

現像装置およびそれを用いた画像形成装置

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JP2003330259A
JP2003330259A JP2002142804A JP2002142804A JP2003330259A JP 2003330259 A JP2003330259 A JP 2003330259A JP 2002142804 A JP2002142804 A JP 2002142804A JP 2002142804 A JP2002142804 A JP 2002142804A JP 2003330259 A JP2003330259 A JP 2003330259A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 供給ローラの周面の長手方向に亘り、トナー
が確実に且つ均一に担持されることができる現像装置を
提供することにある。 【解決手段】 トナー収容部101の上方から供給ロー
ラ105の下面側へ向かって斜め方向に延び、供給ロー
ラ105に隣接した箇所に湾曲部141を形成して成る
トナーガイド部材133を備え、前記湾曲部141と前
記供給ローラ105の周面との間には、断面が楔形に狭
まるようなトナーの一時貯留部139が形成されてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、複写機やプリンタ
等の画像形成装置に係り、特にタンデムタイプの画像形
成装置で使用する現像装置およびそれを用いた画像形成
装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、複写機やプリンタ等の画像形成装
置で使用される現像装置の方式には、現像剤にトナーと
キャリアを使用した2成分現像方式と、キャリアを使用
せずにトナーのみを使用する1成分現像方式とがある。
また1成分現像方式のうち1成分カラー現像方式では、
4サイクルのロータリー現像のように各色の現像装置が
ロータリー式に間欠的に回転して感光体に当接して現像
する方式や、タンデム方式のように現像装置が固定され
た状態で各色の感光体を現像するものなどが知られてい
る。
【0003】図8は、1成分現像方式の現像装置の従来
技術の一例を示すものである(特開2001−5149
7号公報)。図8に示す如く、この現像装置200は、
供給ローラ201に対して下側からトナーを供給するよ
うな方向に回転するアジテータ203を有し、アジテー
タ203のアーム部分205の先端に固定された羽根部
材209がトナー207をほぼ供給ローラ201の高さ
まですくい上げ、アジテータ203の羽根部材209が
トナー207を案内するようにしてトナー207がトナ
ーガイド部材211上に供給されるようになっている。
【0004】また、トナーガイド部材211上に供給さ
れたトナー207は、供給ローラ201の周面に担持さ
れ、これが現像ローラ213を介して感光体215へ移
行していく。また規制ブレード217が現像ローラ21
3の周面に当接することにより、該周面から余分なトナ
ーをその下方の領域219に掻き落とすようになってい
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】このような従来技術で
は、トナーガイド部材211の上面は、供給ローラ20
1の周面に近づく部分を有するものの、最も近づく部分
でもトナーガイド部材211と供給ローラの周面との隙
間からトナーがこぼれ落ちてしまう程度に大きな間隔を
もって離れている。そのため供給ローラ201の周面に
トナーを担持させる確実性が低く、トナーがこぼれ落ち
た箇所では、供給ローラの周面にトナーが斑状に担持さ
れる結果となるため印刷物に印刷ムラを生じてしまう。
【0006】本発明の目的は、供給ローラの周面の長手
方向亘り、トナーを確実に且つ均一に担持させることが
できる現像装置およびそれを用いた画像形成装置を提供
することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を達成するた
め、本願請求項1に記載の現像装置は、トナーカートリ
ッジとして機能すると共に、画像形成装置における感光
ドラムに隣接させてトナーを感光ドラムに移行させるこ
とにより感光ドラム上の潜像をトナーで現像可能な現像
装置であって、内部にトナー収容部を形成するハウジン
グと、回転軸の周囲で回転可能な供給ローラと、前記供
給ローラの周面に隣接する周面を有し、回転軸の周囲で
回転する現像ローラと、前記現像ローラの周面に当接し
て該周面に付着したトナーを均し、トナーを帯電させる
規制ブレードと、前記トナー収容部の上方から前記供給
ローラの下面側へ向かって斜め方向に延び、前記供給ロ
ーラに隣接した箇所に湾曲部を形成して成るトナーガイ
ド部材と、前記トナーガイド部材上へ前記トナー収容部
内のトナーを搬送する手段とを備え、前記湾曲部と前記
供給ローラの周面との間には、断面が楔形に狭まるよう
なトナーの一時貯留部が形成されていることを特徴とす
るものである。
【0008】本発明によれば、トナーがトナーガイド部
材に沿って落下していくと、断面が楔形に狭まるトナー
の一時貯留部において、トナーが供給ローラの周面に対
して圧接されるように漸次詰められていくため、供給ロ
ーラの周面にトナーが押し付けられて、該周面にトナー
が担持され易くなる。すなわち、供給ローラの周面の長
手方向亘り、トナーを確実に且つ均一に担持させること
ができる。
【0009】また、本願請求項2に記載の発明は、請求
項1に記載された現像装置において、前記規制ブレード
が前記現像ローラに当接している位置より下方であっ
て、前記トナー収容部内に収容されたトナーの上面より
上方に形成されたトナー案内空間部を備えていることを
特徴とするものである。
【0010】本発明によれば、規制ブレードが現像ロー
ラに当接している位置より下方であって、トナー収容部
内に収容されたトナーの上面より上方にトナー案内空間
部が形成されているから、トナー収容部内のトナーの上
面は常に、規制ブレードが現像ローラに当接している位
置より下方に位置することになる。従って、規制ブレー
ドによって掻き落とされたトナーがトナー収容部内へ戻
される循環経路が阻害されたり、規制ブレードが現像ロ
ーラから余分なトナーを掻き落として現像領域に搬送す
るトナー量を規制する機能が阻害されたり、あるいはト
ナーを適切に帯電させる機能が阻害されるという弊害を
有効に防止することができる。
【0011】また、規制ブレードで掻き落とされたトナ
ーを、直接すなわち戻しローラ等を用いずにトナー収容
部内へ戻すことができるため、トナーに掛かるストレス
が少なくなり、トナーの寿命を延ばすことができるとい
う効果も得られる。そのためトナーのかぶりや帯電量低
下による印字白地部汚れや濃度変化が低減でき、良好な
画像品質を維持することが可能となる。
【0012】また、本願請求項3に記載の発明は、請求
項1または請求項2に記載された現像装置において、前
記トナーガイド部材は前記湾曲部の直前に、トナーの安
息角以上の角度で傾斜し且つ平面的に形成された平坦搬
送部を有することを特徴とするものである。本発明によ
れば、トナーは平坦搬送部に沿って全体に均一な速度で
自然滑落してゆく。平坦搬送部ではその任意の地点にお
いてその傾斜が同じであるから、トナーの供給ローラ側
への進行具合が同じとなり、常に一定量のトナーを安定
して供給ローラへ供給することができる。
【0013】また、本願請求項4に記載の発明は、請求
項1から請求項3のいずれか1項に記載された現像装置
において、前記平坦搬送部及びトナーの一時貯留部にお
けるトナーガイド部材の表面粗さは、トナーの平均粒径
未満であることを特徴とするものである。本発明によれ
ば、トナーがトナーガイド部材の表面の凹凸に起因して
停止することがなくなるので、トナーガイド部材上でト
ナーが滞留することなく、その全面に亘り均一な速度で
供給ローラ方向へ搬送されるようになる。
【0014】また、本願請求項5に記載の発明は、請求
項1から請求項4のいずれか1項に記載された現像装置
において、前記トナーガイド部材の入口側の端部から供
給ローラの回転軸の周囲に掛けて、前記供給ローラの回
転軸と直角に且つ直線的に形成されているシール側壁が
形成されていることを特徴とするものである。本発明に
よれば、平坦搬送部を介して供給ローラまでトナーが搬
送される間に、シール側壁により、トナーが側方へ漏れ
て搬送されることを防止することができる。
【0015】また、本願請求項6に記載の発明は、請求
項1から請求項5のいずれか1項に記載された現像装置
において、前記トナーガイド部材の前記一時貯留部より
トナーの搬送方向下流側には、供給ローラの周面にその
軸方向に一様な線圧で接触する当接部が形成されている
ことを特徴とするものである。本発明によれば、当該当
接部の存在により、供給ローラの下面に付着しているト
ナーが重力により落下して現像ローラへ供給できるトナ
ーの量が減少することを防止できる。従って、供給ロー
ラの長手方向におけるトナーの均一な担持状態を維持す
ることができ、印刷物での印刷ムラや画像濃度低下を防
止することができる。
【0016】また、本願請求項7に記載の発明は、請求
項6に記載された現像装置において、前記供給ローラの
仕事関数ψSRは、供給ローラと当接するトナー貯留部
の仕事関数ψa及びトナーの仕事関数ψtと、ψt≧ψ
SRおよびψt≧ψaの関係を有することを特徴とする
ものである。本発明によれば、トナーの帯電状態を適切
に維持することができる。
【0017】また、本願請求項8に記載の発明は、請求
項1から請求項7のいずれか1項に記載された現像装置
おいて、少なくとも一部が前記トナー案内空間部の下方
に位置し、前記規制ブレードによって前記現像ローラの
周面から掻き落とされたトナーを前記トナー収容部内へ
案内できるようにトナーの安息角以上の角度で傾斜して
いるトナー案内面を備えていることを特徴とするもので
ある。
【0018】本発明によれば、安息角以上の角度で傾斜
しているトナー案内面によって、規制ブレードで掻き落
とされたトナーをトナー収容部内に導くことができるの
で、トナーに掛かるストレスが少なくなり、トナーの寿
命を伸ばすことができる。
【0019】また、本願請求項9に記載の発明は、請求
項1から請求項8のいずれか1項に記載された現像装置
において、前記トナーを搬送する手段は、前記トナー収
容部内に設けられ、回転軸の周囲で前記トナーの搬送部
に向かう方向で回転するアーム部材と、アーム部材の先
端から該回転軸の回転方向と反対方向へ延び、先端側が
前記トナー収容部の内周面に圧接するように弾性力を有
する撹拌フィンとを備え、前記撹拌フィンとトナー収容
部の内周面との間に存在するトナーを前記トナーガイド
部材上まで搬送するアジテータであることを特徴とする
ものである。
【0020】本発明によれば、前記トナーを搬送する手
段が、回転軸の周囲で前記トナーの搬送部に向かう方向
で回転するアーム部材を有するアジテータから成るの
で、撹拌フィンによって搬送されたトナーをトナーガイ
ド部材に円滑に送り渡すことが可能となる。
【0021】また、本願請求項10に記載の発明は、請
求項1から請求項9のいずれか1項に記載の現像装置を
備えている画像形成装置である。本発明によれば、プリ
ンタ等の画像形成装置として、良好な画像品質を維持す
ることができる。
【0022】
【発明の実施の形態】以下、本願発明の実施の形態を図
面に基づいて説明する。本願発明の現像装置を説明する
に当たり、まず該現像装置を一例として適用可能なタン
デムタイプの画像形成装置について説明する。図1は、
本発明に係る現像装置を適用した画像形成装置1の全体
構成を示す模式的な断面図である。画像形成装置1は、
ハウジング3と、ハウジング3の上部に形成された排紙
トレイ5と、ハウジング前面に開閉可能に設けられた扉
体7とを備え、ハウジング3内には、露光ユニット9、
画像形成ユニット11、送風ファン13、転写ベルトユ
ニット15及び給紙ユニット17が設けられ、扉体7内
には用紙搬送ユニット19が設けられている。
【0023】画像形成ユニット11は、異なる色のトナ
ーを収納する4つの現像装置をセットすることができる
4つの画像形成ステーション21を備える。尚、4つの
画像形成ステーション21は、イエロー、マゼンタ、シ
アン及びブラックの各現像装置用であり、これらを図
中、符号21Y、21M、21C及び21Kで区別して
いる。各画像形成ステーション21Y、21M、21C
及び21Kには、感光ドラム23と、感光ドラム23の
周囲に設けられた、コロナ帯電手段25と、本発明の現
像装置100とが配設されている。
【0024】転写ベルトユニット15は、図示しない駆
動源に回転駆動される駆動ローラ27と、駆動ローラ2
7の斜め上方に設けられる従動ローラ29と、テンショ
ンローラ31と、これら各ローラ間に張架され、図1の
反時計方向Xへ循環駆動される中間転写ベルト33と、
中間転写ベルト33の表面に当接するクリーニング手段
34とを備えている。従動ローラ29、テンションロー
ラ31および中間転写ベルト33は、駆動ローラ27に
対して傾斜するように並んで配設されており、これによ
り中間転写ベルト33が駆動されるとき、ベルト搬送方
向Xが下向きになるベルト面35が下側に位置し、搬送
方向が上向きとなるベルト面37が上側に位置するよう
になっている。
【0025】感光ドラム23は、アーチ状のラインに沿
ってベルト面35に圧接され、図1中、矢印で示す方向
に回転駆動される。テンションローラ31の位置を調節
することにより、中間転写ベルト33の張力、アーチの
曲率等を制御することができる。
【0026】駆動ローラ27は、2次転写ローラ39の
バックアップローラを兼ねている。また駆動ローラ27
の周面には、例えば厚さ3mm程度、体積抵抗率10
Ω・cm以下のゴム層が形成されており、金属製の軸を
介して接地することにより、2次転写ローラ39を介し
て供給される2次転写バイアスの導電経路を構成してい
る。また駆動ローラ27の径は従動ローラ29及びテン
ションローラ31の径より小さく、これにより2次転写
後の記録紙が記録紙自身の弾性力で剥離し易くすること
ができる。従動ローラ29はクリーニング手段34のバ
ックアップローラとしても機能している。
【0027】クリーニング手段34は、搬送方向下向き
のベルト面35側に設けられ、2次転写後に中間転写ベ
ルト33の表面に残留しているトナーを除去するクリー
ニングブレード41と、回収したトナーを搬送するトナ
ー搬送経路42とを備えている。クリーニングブレード
41は、従動ローラ29に中間転写ベルト33が巻回し
ている箇所に当接している。また中間転写ベルト33の
裏面には、各画像形成ステーション21Y、21M、2
1C及び21Kの感光ドラム23に対向する位置に1次
転写部材43が当接し、1次転写部材43には転写バイ
アスが印加されるようになっている。
【0028】露光ユニット9は、画像形成ユニット11
の斜め下方の空間に設けられており、その斜め上方には
送風ファン13が設けられている。露光ユニット9の下
方には給紙ユニット17が設けられている。露光ユニッ
ト9は、底部にポリゴンミラーモータ45及びポリゴン
ミラー47からなるスキャナ手段49を垂直に配設して
いる。また光路Bには、単一のf−θレンズ51及び反
射ミラー53が設けられ、反射ミラー53の上方には各
色の走査光路が感光ドラム23にそれぞれ非平行となっ
て折り返すように複数の折り返しミラー55が設けられ
ている。
【0029】露光ユニット9では、ポリゴンミラー47
から各色に対応した画像信号が、共通のデータクロック
周波数に基づいて変調形成されたレーザビームで射出さ
れ、f−θレンズ51、反射ミラー53、折り返しミラ
ー55を経て、各画像形成ステーション21Y、21
M、21C及び21Kの感光ドラム23に照射され、潜
像が形成される。各画像形成ユニット11に対する露光
ユニット9のポリゴンミラー47から感光ドラム23ま
での光路長がほぼ同一の長さになるように構成されてお
り、そのため各光路で走査された光ビームの走査幅もほ
ぼ同一になり、画像信号の形成にも特別な構成を必要と
しない。従ってレーザ光源は、それぞれ異なる画像信号
によってそれぞれ異なる色の画像に対応して変調される
にも関わらず、共通のデータクロック周波数に基づいて
変調形成可能であり、共通の反射面を用いるために副走
査方向の相対差から生じる色ずれを防止し、構造が簡単
で安価なカラー画像形成装置を構成することができる。
【0030】送風ファン13は、冷却手段として機能
し、このものは図1の矢印の方向へ空気を導き、露光ユ
ニット9やその他の発熱部からの熱を放出する機能を果
たす。これによりポリゴンミラーモータ45の温度上昇
を抑制し、画質劣化の防止とポリゴンミラーモータ45
の寿命の長期化を図ることができる。
【0031】給紙ユニット17は、記録媒体Pが積層さ
れている給紙カセット57と、給紙カセット57から記
録媒体Pを1枚ずつ給送するピックアップローラ59と
を備えている。用紙搬送ユニット19は、2次転写部へ
の記録媒体Pの給紙タイミングを規定するゲートローラ
対61と、駆動ローラ27及び中間転写ベルト33に圧
接される2次転写ローラ39と、定着手段63と、排紙
ローラ対65と、両面プリント用搬送路67とを備えて
いる。
【0032】定着手段63は、少なくとも一方にハロゲ
ンヒータ等の発熱体を内蔵した回転自在な定着ローラ対
69と、定着ローラ対69の少なくとも一方側のローラ
を他方側へ押圧付勢してシート材に2次転写された2次
画像を記録媒体Pに押圧する押圧手段とを有し、記録媒
体に2次転写された2次画像は、定着ローラ対69の形
成するニップ部において所定温度で記録媒体に定着され
る。
【0033】以上が本発明の現像装置100を適用可能
なタンデムタイプの画像形成装置1の概略の構成であ
り、本発明の現像装置100は、各画像形成ステーショ
ン21Y、21M、21C及び21Kにセットして使用
する。なお図1中では、現像装置のトナーの色に対応し
て、各画像形成ステーションと同様に各色の現像装置に
100Y、100M、100C及び100Kの符号を各
々付して区別してある。これら現像装置の構成は基本的
に同じであるので、以下一般的な現像装置100の構成
について図2を参照しながら説明する。
【0034】図2は現像装置100の断面図である。現
像装置100は、内部にほぼ円筒状のトナー収容部10
1が形成されたハウジング103を備え、ハウジング1
03に対して供給ローラ105および現像ローラ107
が設けられている。図1に示す如く、現像装置100が
画像形成ステーションにセットされた状態では、現像ロ
ーラ107は感光ドラム23に対して僅かな間隔(例え
ば100〜300μm)を開けて隣接しており、感光ド
ラム23の回転方向(図中の矢印参照)と反対方向へ回
転駆動しながら、現像ローラ107の周面に供給された
トナーで感光ドラム23上に形成された潜像を現像する
機能を有する。このような現像作用は、現像ローラ10
7に現像バイアス電源(図示しない)から直流電圧に交
流電圧が重畳された現像バイアスを印加させて、現像ロ
ーラと感光ドラムとの間に振動電圧を作用させ、感光ド
ラム23に形成された静電潜像部分に現像ローラ107
からトナーが供給されることにより行われる。尚、現像
ローラ107を感光ドラム23の周面に接触させて現像
を行うことも可能である。
【0035】供給ローラ105は、表面がウレタンスポ
ンジで形成されており、供給ローラ105の周面が現像
ローラ107に接触した状態で現像ローラ107と同方
向(図2では反時計回り方向)に回転可能である。供給
ローラ105にも現像ローラ107に印加される現像バ
イアス電圧と同等の電圧が印加されるようになってい
る。
【0036】現像ローラ107には、規制ブレード10
9が、板バネ部材111及びその下側に設けられる弾性
部材112の作用により、常時現像ローラ107の周面
の長手方向に亘って均一となるように圧接されており、
現像ローラ107の周面に付着したトナーのうち余分な
分を掻き落として、一定量のトナーが現像ローラ107
の周面に担持されるようにしている。また規制ブレード
109は、トナー113を適切に帯電させる機能をも有
する。
【0037】掻き落とされたトナーは、自然落下してト
ナー収容部101内のトナー113に混入されるが、こ
の点については後で詳述する。また現像ローラ107周
面の上側には、ハウジング103に一端が固定されてい
るシール部材115の他端側が圧接しており、これによ
りハウジング103内のトナー113が外部へ飛散する
ことを防止している。
【0038】トナー収容部101内には、回転軸117
を中心として図2の時計回り方向に回転するアジテータ
119が設けられている。アジテータ119は、回転軸
117を中心に互いに反対方向へ延びる2つのアーム部
材121を備え、各アーム部材121はトナー収容部1
01の断面の円の直径よりも若干短い寸法に設定されて
いる。各アーム部材121の先端からはアジテータ11
9の回転方向と反対方向へ撹拌フィン123が延びてい
る。撹拌フィン123は、可撓性を有するシート部材か
ら構成されており、その先端側は可撓性に起因する弾性
力により円筒状のトナー収容部101の内周面に圧接し
ている。このような構成によりアジテータ119が回転
するとき、トナー収容部101の内周面と撹拌フィン1
23との間の領域125に存在するトナー113を撹拌
フィン123で掻き上げるようにして、後述するトナー
ガイド部材上に搬送することができる。
【0039】トナー収容部101内に収容されるトナー
113の上面114は、規制ブレード109が現像ロー
ラ107の周面に当接している箇所127よりも低い位
置となるように設定されている。これはトナー量が規制
ブレード109を埋没させる程多いと、規制ブレード1
09によって掻き落とされたトナーが当該規制ブレード
の近くに存在することになる結果、トナー収容部101
内へ戻される循環経路が阻害され、また規制ブレード1
09が現像ローラ107から余分なトナーを掻き落とし
て現像領域に搬送するトナー量を規制する機能およびト
ナーを適切に帯電させる機能が阻害されるからである。
【0040】本実施の形態では、トナー収容部101内
に収容されるトナー113の上面114の位置は、より
具体的には、規制ブレード109の下端より下方であっ
て、板バネ部材111と弾性部材112との交点128
の位置を上限として設定されている。トナー収容部10
1内のトナー113の上面114の位置が、前記交点1
28より上にまでくると板バネ部材111の動きを拘束
する虞があり、これにより適正な規制圧が得られなくな
る虞があり、その結果として、「一定量のトナーを現像
ローラ107の周面に担持させる機能」や「トナーを適
正に帯電させる機能」が阻害される虞がある。しかし、
上記の如く、トナー113の上面114位置の上限を前
記交点128の位置とすることにより、前記各機能が阻
害される虞をなくすことができる。
【0041】規制ブレード109が現像ローラ107の
周面に当接している箇所127と、トナー収容部101
内に収容されるトナー113の上面114との間には、
トナー113の安息角以上の傾斜角度でトナーの上面1
14側へ斜めに傾斜しているトナー案内面129がハウ
ジング103の一部として形成されている。トナー案内
面129は、規制ブレード109によって現像ローラ1
07の周面から掻き落とされたトナー113をトナー収
容部101側へ案内する機能を有する。
【0042】規制ブレード109によって現像ローラ1
07の周面から掻き落とされたトナー113は、必ずし
もトナー案内面129によってトナー収容部101に案
内される必要はなく、掻き落とされたトナー113が直
接、トナー収容部101に落下するような構成としても
よい。このように規制ブレード109が現像ローラ10
7の周面に当接している箇所127の下方には、規制ブ
レード109によって現像ローラ107の周面から掻き
落とされたトナー113がトナー収容部101へ導かれ
るためのトナー案内空間部131が形成されている。
【0043】トナー収容部101の上方にはトナーガイ
ド部材133が設けられている。トナーガイド部材13
3は、供給ローラ105から離れた側の端部134に設
けられ、撹拌フィン123によって搬送されたトナー1
13を掻き取るための鋭角的に形成されたスクレーパ1
35と、該スクレーパ135よりも供給ローラ105側
において上面側がトナー113の安息角以上の角度で傾
斜し且つ平面的に形成された平坦搬送部137と、該平
坦搬送部137の下流側に形成され、上面側が凹曲面を
形成するように湾曲している湾曲部141と、該湾曲部
141より下流側において供給ローラ105の周面に設
定された適切な線圧で接触している当接部143とを備
えて成る。前記平坦搬送部137、前記湾曲部141お
よび前記当接部143を含むトナーガイド部材133の
表面粗さは、トナー平均粒径未満に形成されている。
【0044】また、上記の当接部143の存在により、
供給ローラ105の下面側に付着しているトナー113
が重力により落下し、現像ローラへ供給できるトナーの
量が減少することによる画像濃度低下を防止することが
できる。また湾曲部141と供給ローラ105の周面と
の間には、断面が楔形に狭まるようなトナーの一時貯留
部139が形成されている。ここで断面が楔状とは、入
口側が相対的に大きく、トナーの進行方向に向かって狭
くなっていき、且つ楔の先端側においてトナーが自然滑
落しない程度に十分狭くなっていることを意味する。
【0045】このような形状を有するトナーガイド部材
133では、撹拌フィン123によって搬送されたトナ
ー113をスクレーパ135で掻き取った後、トナー1
13は平坦搬送部137に沿って、その幅方向に亘って
及びその傾斜方向の任意の地点において均一の速度で重
力落下してゆき、一旦トナーの一時貯留部139に貯留
される。楔形に狭まるトナーの一時貯留部139では、
トナー113が狭い領域に進行していくのに伴い、供給
ローラ105の周面に対する圧接力が徐々に増加するた
め、供給ローラ105の周面にトナー113が押し付け
られて、該周面にトナー113が担持され易くなる。
尚、トナー113が当接部143を越えて押し出された
場合には、トナー案内空間部131を落下して、直接に
またはトナー案内面129に案内されてトナー収容部1
01に戻される。
【0046】また、図2に示す実施の形態では、当接部
143がトナーガイド部材133と一体的に形成されて
いるが、図3(b)に示す如く、当接部143を別部材
である弾性を有する当接シート149で構成し、該当接
シート149が供給ローラ105の周面に圧接している
ようにしてもよい。
【0047】ここで上記各主要部材の寸法等の一例を掲
げる。上記実施の形態では、供給ローラ105は、電気
抵抗が10Ω・cm〜10Ω・cm、アスカーF硬
度が60度〜70度で、標準セル直径が300〜400
μmになったセルが複数存在する厚みが2〜4mmの発
泡ウレタンからなり、弾性層が外周部に形成されおり、
直径15〜18mm、長さが297mmのものを使用し
た。また供給ローラ105とその上部におけるハウジン
グ103内面との間隙は0.5〜1.5mm程度を維持
しており、トナーの一時貯留部139の上部とハウジン
グ103内面との間隔、即ちトナーが投入される部分の
高さは6mmであった。
【0048】またアジテータ119の幅は330mm、
トナーガイド部材133のスクレーパ135の幅は30
0mmであり、規制ブレード109は板厚0.15mm
程度のりん青銅板やステンレス板の先端に厚み2mm程
度の導電性ウレタンゴムを張り付けてある。更に撹拌フ
ィン123は厚さ0.1〜0.2mm程度のPETフィ
ルムを使用し、トナー113は平均粒径7μmの負帯電
性で、且つ重合トナーで、円形度が0.95〜0.97
の流動性の良いものを使用している。
【0049】尚、ここで示した寸法やトナーの円形度な
どの一例は、これに限定することを意図するものではな
く、本発明は、その技術的思想の範囲内において寸法等
を適宜変えた他の実施の形態も当然に含むものである。
【0050】ここでトナーの円形度について説明する。
一成分非磁性トナーは、粉砕法と重合法により得られ
る。粉砕法トナーは、樹脂バインダーに顔料、離型剤、
荷電制御剤をヘンシェルミキサーで均一に混合した後、
2軸押出し機で溶融、混練し、冷却後に粗粉砕−微粉砕
工程を経て、分級処理し、更に流動性改良剤を加えて作
られる。本発明で使用するのに好ましい粉砕法トナー
は、転写効率の向上を目的として、球形化処理するとよ
い。そのためには、粉砕工程で、比較的丸い球状に粉砕
可能な装置、例えば機械的粉砕機として知られるターボ
ミル(川崎重工株式会社製)を使用をすれば、円形度が
0.93まで可能となり、更に粉砕したトナーを市販の
熱風球形化装置「サーフージングシステムSFS−3
型」(日本ニューマチック工業株式会社製)を使用すれ
ば円形度が1.00まで可能となる。
【0051】また重合法トナーを作成する方法として
は、懸濁重合法、乳化重合法等がある。懸濁重合法で
は、重合性単量体、着色顔料及び離型剤を必要により加
え、更に、染料、重合開始剤、架橋剤、荷電制御剤、そ
の他の添加剤を添加した混合物を溶解または分散させた
単量体組成物を、懸濁安定剤(水溶性高分子、難水溶性
無機物質)を含む水相中に撹拌しながら添加して造粒
し、重合させて所望の粒子サイズの着色重合トナー粒子
を形成することができる。
【0052】重合法トナーの円形度の調節法は、乳化重
合法では、2次粒子の凝集過程で温度と時間とを制御す
ることで円形度を自由に変えることができ、その範囲は
0.94〜1.00である。一方、懸濁重合法では、真
球のトナーが可能であるため、円形度は0.98〜1.
00の範囲となる。また円形度を調節するためにトナー
のガラス転移温度Tg以上で加熱変形させることで、円
形度を0.94〜0.98まで自由に調節することが可
能となる。なお、本実施の形態で示すトナー粒子等の平
均粒径と円形度は、シスメックス株式会社製のFPIA
2100で測定した値である。
【0053】また、供給ローラ105の仕事関数ψSR
は、供給ローラ105と当接するトナーの一時貯留部1
39部分の仕事関数ψa及びトナー113の仕事関数ψ
tとの間に ψt≧ψSR ψt≧ψa の関係を有するように構成される。
【0054】仕事関数(ψ)は、表面分析装置(理研計
器株式会社製AC−2)により、照射光量500nWで
測定されるものであり、これはその物質から電子を取り
出すために必要なエネルギーを意味する。仕事関数が小
さいほど電子を出しやすく、大きいほど電子を出しにく
い。そのため仕事関数の小さい物質と大きい物質とを接
触させると、仕事関数の小さい物質は正に帯電し、仕事
関数の大きい物質は負に帯電する。仕事関数自体として
は、その物質から電子を取り出すためのエネルギー(e
V)として数値化されるものである。
【0055】次に、アジテータ119の撹拌フィン12
3の幅W、スクレーパ135での入口幅H及び供給ロー
ラ105の幅Lの関係について説明する。図4に示す如
く、撹拌フィン123の幅Wは、スクレーパ135での
入口幅Hより大きいか、あるいは入口幅Hと等しい関係
にある。また好ましい実施の形態では、スクレーパ13
5での入口幅Hは、供給ローラの幅Lより大きいか、あ
るいは供給ローラの幅Lと等しい関係にある。これを式
で表すと、 撹拌フィンの幅W≧入口幅H(≧供給ローラの幅L) (式1) となる。式1において、入口幅Hと供給ローラの幅Lと
の関係において、(≧供給ローラの幅L)と括弧書きで
表記した理由は、「撹拌フィンの幅W≧入口幅H」の関
係が満たされていれば、必ずしも「入口幅H≧供給ロー
ラの幅L」の関係が満たされていなくても良いが、その
一方で、好ましい実施の形態では「入口幅H≧供給ロー
ラの幅L」の関係が満たすこともできる、という意味で
ある。
【0056】撹拌フィン123の幅Wが、スクレーパ1
35での入口幅Hより大きいか、あるいは入口幅Hと等
しい関係にあることにより、図4に示す如く、撹拌フィ
ン123の全幅に亘って載っているトナー113のう
ち、トナーガイド部材133の入口幅Hに相当する範囲
のトナー113だけが撹拌フィン123から掻き取られ
るから、入口幅H部分ではその長さ方向において常に一
定量のトナー113が存在することになる。従って、供
給ローラ105の長手方向に亘り均一量のトナー113
を平均的に供給することができるから、印刷対象物であ
る用紙の紙幅方向で濃淡差を生じない印刷を実現するこ
とができる。
【0057】また、撹拌フィン123の幅Wが入口幅H
より大きいか等しいことにより、トナーガイド部材13
3の入口幅H部分の左右端部にトナー113が供給され
ないという事態を確実に回避することができるから、こ
の点においても用紙の紙幅方向で濃淡差を生じない印刷
が保証される。
【0058】また「撹拌フィンの幅W≧入口幅H」とい
う条件を満たした状態において、「入口幅H≧供給ロー
ラの幅L」という条件も満足していれば、上述したよう
にトナーガイド部材133の入口幅H部分では常に一定
量のトナー113が存在するから、これ以下の幅寸法の
供給ローラ105にもその全幅に亘って均一な量のトナ
ー113が供給されることになる。従って、用紙の紙幅
方向で濃淡差を生じない印刷をより確実に行うことがで
きる。
【0059】次に、平坦搬送部137からトナーを一時
貯留部139へ移行する部分の幅、即ち一時貯留部13
9へのトナー導入幅Jと供給ローラ105の幅Lとの関
係について説明する。図5(a)及び(b)は、トナー
導入幅Jと供給ローラ105の幅Lとの関係を示す模式
図であり、図5(a)及び(b)のいずれにおいても、
トナー導入幅Jと供給ローラ105の幅Lとの位置が整
合しており且つ等しい長さとなっている。図5(a)で
は、入口幅Hがトナー導入幅Jに等しく設定されてお
り、図5(b)では、入口幅Hがトナー導入幅Jよりも
大きく設定されている。
【0060】図5(a)及び(b)に示す如く、トナー
導入幅Jと供給ローラ105の幅Lとが等しいことによ
り、一時貯留部139に一時的に貯留しているトナー1
13が、その幅方向に亘ってそのまま供給ローラ105
側へ平行移動して、供給ローラ105の周面に担持され
ることができる。従って、一時貯留部139に貯留して
いるトナー113が、幅方向において過不足なく供給ロ
ーラ105へ担持されるため、供給ローラ105の幅方
向で均一な量のトナー113を担持することができ、用
紙の紙幅方向で濃淡差を生じない印刷を実現することが
できる。
【0061】図5(a)では、スクレーパ135から供
給ローラ105の回転軸の周囲に掛けて、シール側壁1
47が供給ローラ105の回転軸と直角に且つ直線的に
形成されている。このようなシール側壁147を形成す
ることにより、スクレーパ135から平坦搬送部137
を介して供給ローラ105までトナー113が搬送され
る間に、トナー113が側方へ漏れて搬送されることを
防止することができる。また図5(a)に示す如く、供
給ローラ105の両端部はシール側壁147によりシー
ルされており、トナーが供給ローラ105の有効長さよ
りも外側へ漏れ出すことを防止している。
【0062】また図5(b)では、入口幅Hがトナー導
入幅Jよりも大きく設定されているため、図5(b)中
矢印で示す如く、トナー導入幅Jより大きな幅の分のト
ナー113(スクレーパ135の両端付近に存在するト
ナー)が内側へ寄せられるようになるが、一時貯留部1
39にトナー113が一旦貯留されるため、導入幅Jの
両端のみトナー量が多くなるということは実際にはな
く、図5(a)の実施の形態同様に、用紙の紙幅方向で
濃淡差を生じない印刷を実現することができる。
【0063】図5(a)及び(b)に示す実施の形態に
おいて、供給ローラ105の幅Lが紙幅(図示せず)と
ほぼ同じであれば、供給ローラ105に担持されたトナ
ーは全て有効に使用され、供給ローラ105上のトナー
によって過不足なく用紙側へ印刷がなされるから、より
好ましい。
【0064】次に図2、図6及び図7に基づいて、撹拌
フィン123によって搬送されたトナー113をトナー
ガイド部材133上へ受け入れないようにするためのシ
ャッター構造について説明する。図6は、図2に示す実
施の形態において、トナーガイド部材133周辺を示す
斜視図であり、図7は、シャッター構造の各種実施の形
態を示すトナーガイド部材133周辺を示す拡大図であ
る。
【0065】上述したようにトナーガイド部材133上
のトナー113は、トナーガイド部材133上を自然滑
落してトナーの一時貯留部139に溜まり、供給ローラ
105の回転時に、その周面に担持されて消費されてい
く。しかし、印刷すべき用紙の種類や印刷すべき図柄等
によって低デューティ印刷になると、撹拌フィン123
によるトナーガイド部材133へのトナー供給が過剰に
なるため、この場合には撹拌フィン123によるトナー
ガイド部材133へのトナー供給を停止しなければなら
ない。この目的のため、以下説明するシャッター構造を
トナーガイド部材133のスクレーパ135周辺に設け
ている。
【0066】即ち図2に示す実施の形態では、図6及び
図7(a)に詳細に示す如く、トナーガイド部材133
の端部134の上方に、該端部134に対して矢印15
1で示すように接近及び離反可能なシャッター部材15
3が設けられている。シャッター部材153は、コイル
バネ157により常時、端部134から離れる方向へ付
勢されており、その一方、トナーの一時貯留部139に
臨んでいるトナー量監視センサ155(図2参照)が、
トナーの一時貯留部139に貯留されたトナー113の
量が一定以上になったことを検知した場合には、ソレノ
イド弁159(図6参照)が作動してシャッター部材1
53をトナーガイド部材133の端部134に圧接させ
るようになっている。尚、トナー量監視センサ155を
設ける代わりに、低デューティ印刷時には、シャッター
部材153が端部134に当接してトナーの供給を一時
的に停止するようにしても構わない。
【0067】図7(b)〜(d)は、トナーガイド部材
133へのトナー供給を停止するためのシャッター部材
153の他の実施の形態を示す。図7(b)に示す実施
の形態では、シャッター部材153が回動支点161を
中心として回動できるようになっており、図7(b)
中、シャッター部材153が実線で示す位置にあるとき
にトナーガイド部材133へのトナー供給を停止するよ
うに作用し、仮想線で示す位置にあるときトナーガイド
部材133へのトナー供給が可能になっている。
【0068】また図7(c)に示す実施の形態では、ト
ナーガイド部材133の端部134よりトナー搬送方向
下流側に回動支点161が形成されており、該回動支点
161よりも先端側の部分がシャッター部材153とし
て機能するようになっている。即ち、図7(c)中、シ
ャッター部材153が実線で示す位置にあるときにトナ
ーガイド部材133へのトナー供給を停止するように作
用し、仮想線で示す位置にあるときトナーガイド部材1
33へのトナー供給が可能になっている。尚、回動支点
161は、トナーの滑らかな搬送の妨げとならないよう
に、平坦搬送部137の表面と実質的に面一になってい
る。
【0069】更に図7(d)に示す実施の形態では、回
転軸163の周囲で回転可能であり、撹拌フィン123
の上面側に当接してカムの機能を果たすシャッター部材
153が設けられている。本実施の形態では、図7
(d)中、実線で示すように、シャッター部材153が
カム作用により攪拌フィン123を下側に押し込むよう
に作用しているとき、撹拌フィン123が弾性変形して
スクレーパ135から離れるようになるので、トナーガ
イド部材133へのトナー供給を停止することができ
る。またシャッター部材153が仮想線で示すように回
転しているときは、撹拌フィン123がスクレーパ13
5に当接するので、トナーガイド部材133へのトナー
供給が可能になっている。
【0070】次に、本実施の形態に係る現像装置におけ
るトナーの循環について説明する。トナー収容部101
に収容されたトナー113は、アジテータ119の回転
作用により、トナー収容部101の内周面と撹拌フィン
123との間の領域125に存在するトナー113が撹
拌フィン123で掻き上げられる。掻き上げられたトナ
ー113はスクレーパ135によって掻き取られ、平坦
搬送部137を滑るように落下してトナー貯留部139
に至る。
【0071】トナー貯留部139に溜まったトナー11
3は、順次供給ローラ105の周面に担持され、その後
このトナーが現像ローラ107側に移行して、余分なト
ナーは規制ブレード109によって掻き取られると共
に、現像ローラ107に担持されているトナーは規制ブ
レード109によって帯電され、該トナーが感光ドラム
23上に形成された静電潜像を現像する。
【0072】規制ブレード109によって掻き取られた
トナー113は、トナー案内空間部131を重力により
落下し、直接にトナー収容部101に戻されるか、ある
いはトナー案内面129上を滑り落ちてトナー収容部1
01に戻される。
【0073】
【発明の効果】本発明によれば、トナーがトナーガイド
部材に沿って落下していくと、断面が楔形に狭まるトナ
ー貯留部において、トナーが供給ローラの周面に対して
圧接されるように詰められていくため、供給ローラの周
面にトナーが押し付けられて、該周面にトナーが担持さ
れ易くなる。
【0074】また供給ローラの周面にその軸方向に一様
な(適切な)線圧で接触している当接部を形成すれば、
供給ローラの下面に付着しているトナーが重力により落
下して現像ローラへ供給できるトナーの量が減少するこ
とを防止できるため、供給ローラの長手方向におけるト
ナーの均一な担持状態を維持することができ、印刷物で
の印刷ムラや画像濃度低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の現像装置を適用可能なタンデムタイプ
の画像形成装置を示す側断面図である。
【図2】本発明の現像装置の側断面図である。
【図3】(a)は図2の現像装置のトナーガイド部材周
辺の様子を示す側断面図であり、(b)はトナーガイド
部材の当接部に当接シートを適用した実施の形態を示す
側断面図である。
【図4】本発明に係り、撹拌フィン、トナーガイド部材
及び供給ローラ周辺の様子を示す斜視図である。
【図5】本発明に係り、(a)及び(b)は、トナーガ
イド部材の異なる実施の形態を示す模式図である。
【図6】本発明に係り、シャッター部材周辺を示す斜視
図である。
【図7】本発明に係り、(a)乃至(d)は、シャッタ
ー部材のそれぞれ異なる実施の形態を示す模式図であ
る。
【図8】従来の現像装置を示す側断面図である。
【符号の説明】
1 画像形成装置 11 画像形成ユニット 21 画像形成ステーション 23 感光ドラム 25 コロナ帯電手段 100 現像装置 101 トナー収容部 103 ハウジング 105 供給ローラ 107 現像ローラ 109 規制ブレード 111 板バネ部材 112 弾性部材 113 トナー 114 トナーの上面 115 シール部材 119 アジテータ 123 撹拌フィン 125 トナー収容部の内周面と撹拌フィンとの間の領
域 127 規制ブレードが現像ローラの周面に当接してい
る箇所 129 トナー案内面 131 トナー案内空間部 133 トナーガイド部材 134 供給ローラから離れた側のトナーガイド部材の
端部 135 スクレーパ 137 平坦搬送部 139 トナーの一時貯留部 141 湾曲部 143 当接部 147 シール側壁 149 当接シート 153 シャッター部材 155 トナー量監視センサ 157 コイルバネ 159 ソレノイド弁 161 回動支点 163 回転軸 W アジテータの撹拌フィンの幅 H トナー貯留部への入口幅 L 供給ローラの幅
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 阿部 信正 長野県諏訪市大和3丁目3番5号 セイコ ーエプソン株式会社内 (72)発明者 功刀 正尚 長野県諏訪市大和3丁目3番5号 セイコ ーエプソン株式会社内 Fターム(参考) 2H077 AB04 AC04 AD06 AD13 AD17 AD23 AD36 AE03 AE10 BA07 BA08 BA09 EA11 GA13

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 トナーカートリッジとして機能すると共
    に、画像形成装置における感光ドラムに隣接させてトナ
    ーを感光ドラムに移行させることにより感光ドラム上の
    潜像をトナーで現像可能な現像装置であって、 内部にトナー収容部を形成するハウジングと、 回転軸の周囲で回転可能な供給ローラと、 前記供給ローラの周面に隣接する周面を有し、回転軸の
    周囲で回転する現像ローラと、 前記現像ローラの周面に当接して該周面に付着したトナ
    ーを均し、トナーを帯電させる規制ブレードと、 前記トナー収容部の上方から前記供給ローラの下面側へ
    向かって斜め方向に延び、前記供給ローラに隣接した箇
    所に湾曲部を形成して成るトナーガイド部材と、 前記トナーガイド部材上へ前記トナー収容部内のトナー
    を搬送する手段とを備え、 前記湾曲部と前記供給ローラの周面との間には、断面が
    楔形に狭まるようなトナーの一時貯留部が形成されてい
    ることを特徴とする現像装置。
  2. 【請求項2】 請求項1において、前記規制ブレードが
    前記現像ローラに当接している位置より下方であって、
    前記トナー収容部内に収容されたトナーの上面より上方
    に形成されたトナー案内空間部を備えていることを特徴
    とする現像装置。
  3. 【請求項3】 請求項1または請求項2において、前記
    トナーガイド部材は前記湾曲部の直前に、トナーの安息
    角以上の角度で傾斜し且つ平面的に形成された平坦搬送
    部を有することを特徴とする現像装置。
  4. 【請求項4】 請求項1から請求項3のいずれか1項に
    おいて、前記平坦搬送部及びトナーの一時貯留部におけ
    るトナーガイド部材の表面粗さは、トナーの平均粒径未
    満であることを特徴とする現像装置。
  5. 【請求項5】 請求項1から請求項4のいずれか1項に
    おいて、前記トナーガイド部材の入口側の端部から供給
    ローラの回転軸の周囲に掛けて、前記供給ローラの回転
    軸と直角に且つ直線的に形成されているシール側壁が形
    成されていることを特徴とする現像装置。
  6. 【請求項6】 請求項1から請求項5のいずれか1項に
    おいて、前記トナーガイド部材の前記一時貯留部よりト
    ナーの搬送方向下流側には、供給ローラの周面にその軸
    方向に一様な線圧で接触する当接部が形成されているこ
    とを特徴とする現像装置。
  7. 【請求項7】 請求項6において、前記供給ローラの仕
    事関数ψSRは、供給ローラと当接するトナー貯留部の
    仕事関数ψa及びトナーの仕事関数ψtと ψt≧ψSR ψt≧ψa の関係を有することを特徴とする現像装置。
  8. 【請求項8】 請求項1から請求項7のいずれか1項に
    おいて、少なくとも一部が前記トナー案内空間部の下方
    に位置し、前記規制ブレードによって前記現像ローラの
    周面から掻き落とされたトナーを前記トナー収容部内へ
    案内できるようにトナーの安息角以上の角度で傾斜して
    いるトナー案内面を備えていることを特徴とする現像装
    置。
  9. 【請求項9】 請求項1から請求項8のいずれか1項に
    おいて、前記トナーを搬送する手段は、前記トナー収容
    部内に設けられ、回転軸の周囲で前記トナーの搬送部に
    向かう方向で回転するアーム部材と、アーム部材の先端
    から該回転軸の回転方向と反対方向へ延び、先端側が前
    記トナー収容部の内周面に圧接するように弾性力を有す
    る撹拌フィンとを備え、前記撹拌フィンとトナー収容部
    の内周面との間に存在するトナーを前記トナーガイド部
    材上まで搬送するアジテータであることを特徴とする現
    像装置。
  10. 【請求項10】 請求項1から請求項9のいずれか1項
    に記載の現像装置を備えている画像形成装置。
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