JP2004086213A - 現像装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 現像剤の移動により、トナーホッパ8内のトナーをトナー補給口8aから現像剤中に取り込む現像装置において、現像剤収容ケース7のヒサシ7aの現像スリーブ4側の壁面部に、該壁面部から現像スリーブ表面側に突出し且つ現像スリーブ4による現像剤搬送方向に対して直交する方向に延在する凸部7bを形成する。
【選択図】 図1
Description
ところが、上記特許文献1で提案されている現像装置においては、上記トナー帯電不足の現像剤が現像領域に搬送されることによる画像上のカブリ(地汚れ)や濃度ムラを防止するために、2つのトナー供給規制部材を所定位置に設ける必要があり、装置の低コスト化及び省スペース化を図る点で不利である。
また、上記現像剤の移動により、該現像剤に接するように設けられているトナー収容部からトナーを取り込む現像装置において、該トナー収容部内のトナー量が多いときには、そのトナー自身の加重でトナー収容部内のトナーの現像剤への取り込みが不安定になったり、トナー収容部内のトナーに接している現像剤収容部の現像剤の混合撹拌運動が不活発になったりして、現像ムラによる画像上の濃度ムラやカブリ(地汚れ)が発生するおそれがある。
また、上記特願平7ー119339号で提案されている現像装置においては、トナー収容部のトナーに加わる重力や磁力の影響が現像剤滞留部内の現像剤に及び、種々の不具合を発生させることがわかった。
重力の影響としては、トナー収容部のトナーに加わる重力がトナー補給開口部を介して現像剤滞留部内の現像剤に及び、このため、トナー収容部内のトナー残量の変化に応じてこの重力が変化すると、現像剤滞留部内の現像剤が重力変化の影響を受ける。例えば、トナー残量が多い場合、トナーが現像剤滞留部内に所望の量よりも多く取り込まれ、現像剤滞留部内で現像剤が圧縮気味となって、現像剤担持体の駆動手段に加わる付加が過剰となり、騒音や、異常トルク検知による機械停止等の問題が発生することがあった。
磁力の影響としては、現像剤担持体内に磁界発生手段を有し、トナーに磁性トナーを使用している場合に、トナー収容部内のトナーに磁界発生手段の磁力が及び、現像剤担持体側に引き寄せられて、現像剤滞留部内で現像剤が圧縮気味になることが考えられる。そして、現像剤担持体の駆動手段に加わる負荷が過剰となり、上記同様の問題が発生することがあった。
また、この種の現像装置では、現像剤担持体の現像剤搬送方向と直交する方向でトナー濃度ムラが発生しやすいという問題点があった。
ここで、図19は、従来例に係るこの種の現像装置の現像スリーブ長手方向に対する横断面図である。この現像装置では、現像剤収容部を形成する壁部としての例えば現像剤収納ケース7の下端と現像スリーブ4との間の開口をトナー補給用開口8aとして用い、トナー収容部8に収容されているトナー3aが、現像剤収容部R内の現像剤3の移動により、上記トナー補給用開口8aから現像剤収容部Rに取り込まれるように構成している。
上記構成の現像装置において、トナー濃度ムラの原因は、現像剤担持体の長手方向で、トナー補給用開口8aから現像剤収容部へのトナー取り込み量にムラがあるためであると推察される。そして、本発明者等が、上記推察に基づいて、トナー取り込み量のムラの発生原因を追及したところ次のことがわかった。
即ち、従来の現像装置においては、現像収納ケース7を、現像スリーブ4上の上記磁極による磁力によって担持される現像剤の現像スリーブ4上での自然な形状をとったときのトナー収容部側に突出している部分を現像スリーブ4側に押し込めるように設けている構成においては、現像剤収容部に余分なスペースがない。このため、図20に示すように、現像剤収容部Rに収容しきれなくなった現像剤が、部分的にトナー取り込み口から下方にはみ出すほどに、現像スリーブ4長手方向で部分的に現像剤密度が高くなってしまい、その部分のトナーの取り込みを悪くしていた。
これらのため、現像剤密度の高い部分でのトナー取り込み能力が不十分となり、現像剤収容部Rのトナー濃度の変化に応じて自動的にトナー濃度を制御することが正確にできずに、画像濃度ムラを生じさせていたのである。
ここで、図19は、従来例に係るこの種の現像装置の現像スリーブ長手方向に対する横断面図である。この現像装置では、現像剤収容部を形成する壁部としての例えば現像収納ケース7の下端と現像スリーブ4との間の開口をトナー補給用開口8aとして用い、トナー収容部8に収容されているトナー3aが、現像剤収容部R内の現像剤3の移動により、上記トナー補給用開口8aから現像剤収容部Rに取り込まれるように構成している。
上記構成の現像装置において、トナー濃度ムラの原因は、現像剤担持体の長手方向で、トナー補給用開口8aから現像剤収容部へのトナー取り込み量にムラがあるためであると推察される。そして、本発明者等が、上記推察に基づいて、トナー取り込み量のムラの発生原因を追及したところ次のことがわかった。
即ち、従来の現像装置においては、現像収納ケース7を、現像スリーブ4上の上記磁極による磁力によって担持される現像剤の現像スリーブ4上での自然な形状をとったときのトナー収容部側に突出している部分を現像スリーブ4側に押し込めるように設けている構成においては、現像剤収容部に余分なスペースがない。このため、図20に示すように、現像剤収容部Rに収容しきれなくなった現像剤が、部分的にトナー取り込み口から下方にはみ出すほどに、現像スリーブ4長手方向で部分的に現像剤密度が高くなってしまい、その部分のトナーの取り込みを悪くしていた。
これらのため、現像剤密度の高い部分でのトナー取り込み能力が不十分となり、現像剤収容部Rのトナー濃度の変化に応じて自動的にトナー濃度を制御することが正確にできずに、画像濃度ムラを生じさせていたのである。
上記法線磁力最小位置では、接線方向の磁力が最大になるため、現像剤搬送方向に直行する方向での両磁極の磁力ムラによって、現像剤の搬送力にムラが生じやすいが、第2現像剤規制部材自体でトナーの最大取り込み量を規制し、部分的にトナーが多く取り込まれることを防止する。
これにより、第2現像剤規制部材の先端と現像剤担持体とのギャップを、現像剤密度が高いところが十分なトナー取り込み能力を発揮しうるようなギャップに設定しても、現像剤密度が比較的小さい部分において過剰にトナーが取り込まれることがない。
また、請求項1乃至3の発明によれば、上記現像剤の複数回の混合撹拌を行って帯電不足の現像剤が現像領域に搬送されないようにするために、現像剤収容ケースの現像剤担持体側の壁面部に一つの凸部を形成しているだけで良く、従来のように複数のトナー供給規制部材を設ける必要がなく、装置の低コスト化及び省スペース化を図る点で有利であるという効果がある。
また、上記複数の凸部のうち現像剤搬送方向最下流側の凸部と上記現像剤担持体との間隙を、上記直交方向全域にわたってほぼ一定にしているので、上記直交方向に良好に混合撹拌された後、上記最下流側の凸部を通過する現像剤の量を、上記直交方向に関して均一にすることができるという効果がある。
また、第2現像剤規制部材を装置内部に設けるという簡単な部材の付加によって、上記トナー濃度ムラの発生を抑えるので、装置を大型化する必要がなく、また、低コストで効果を得ることができる。
まず、トナー及び磁性粒子を含む現像剤を表面に担持して搬送するための現像剤担持体と、該現像剤担持体の内側に配設され、該現像剤担持体上に該現像剤を担持するための磁界を発生する磁界発生手段と、該現像剤担持体に担持した現像剤の量を規制する現像剤規制部材と、該現像剤規制部材に現像剤搬送方向上流側から隣接する現像剤収容部を形成するための現像剤収納ケースと、該現像剤収容部に現像剤搬送方向上流側から隣接し、該現像剤担持体に対向する位置にトナー補給口を有するトナー収容部とを備え、該現像剤の移動により、該トナー収容部内のトナーを該トナー補給口から該現像剤中に取り込む現像装置において、上記現像剤収容ケースの上記現像剤担持体側の壁面部に、該壁面部から上記現像剤担持体表面側に突出し且つ該現像剤担持体による現像剤搬送方向に対して直交する方向に延在する凸部を形成したことを特徴とする現像装置の実施形態について説明する。
図1(a)は、実施形態1に係る現像装置の概略構成を示す正面図である。この現像装置は像担持体である円筒状の感光体ドラム1の側方に配設され、感光体ドラム1に向けて開口部が形成された現像器ケース2、該開口部から一部が露出した、トナー及び磁性粒子を含む現像剤3を表面に担持する現像剤担持体としての非磁性材質からなる現像スリーブ4、現像スリーブ4の内部に図示の磁極P1〜P4を有するように固定配置された磁界発生手段としてのマグネットローラ5、現像スリーブ4上に担持されて搬送されている現像剤の量を規制する現像剤規制部材としてのドクタ6、該ドクタ6に現像剤搬送方向上流側から隣接する現像剤収容部を形成するための現像剤収納ケース7、トナー収容部としてのトナーホッパ8等を備えている。ここで、上記磁極P1〜P4はそれぞれ、現像主極P1、搬送極P2、搬送極P3及び搬送兼撹拌極P4である。そして、この磁極P1〜P4は、N極とS極とが交互に配置されるように構成するのが好ましい。
また、上記トナーホッパ8のトナー補給口8aに隣合ったスペースには、トナー3aをトナー補給口8aに向けて撹拌しながら送り出すトナー撹拌部材としてのトナーアジテータ9が配設されている。このトナーアジテータ9は現像スリーブ4に連動して回動させることが望ましい。また、先端部にトナーホッパ8内壁面に近接または接触しても負荷が過剰にならないように、PETフィルム(100〜200μm)を取り付けたものを用いるのが望ましい。
また、上記現像剤の複数回の混合撹拌を行って帯電不足の現像剤が現像領域に搬送されないようにするために、現像剤収容ケース7の現像スリーブ4側の壁面部に一つの凸部7bを形成しているだけで良く、従来のように複数のトナー供給規制部材を設ける必要がなく、装置の低コスト化及び省スペース化を図る点で有利である。
この構成の場合、上記分割された凸部7f,7gに進行が妨げられた現像剤は、該軸方向に移動して該分割された間隙である通過部を通過しながら搬送されるので、該軸方向の現像剤の混合撹拌性能を高めることができる。また、現像剤搬送方向最下流側の凸部7hと現像スリーブ4との間隙を現像スリーブ軸方向全域にわたってほぼ一定にしているので、上記凸部7f,7gで該軸方向に良好に混合撹拌された後、凸部7hを通過する現像剤の量を該軸方向に関して均一にすることができる。
図5は、上記現像剤収容ケースの上記現像剤担持体側の壁面部に、該壁面部から上記現像剤担持体表面側に突出し且つ該現像剤担持体による現像剤搬送方向に対して直交する方向に延在する凸部を形成したことを特徴とする現像装置の他の実施形態に係る現像装置の概略構成を示す正面図である。この現像装置の基本的な構成は上記実施形態1に係る現像装置(図1(a)参照)と同じであるので、同様な部分に同じ符号を付し、それらの説明を省略する。本実施形態に係る現像装置では、前述の凸部7b、7d〜7hを現像剤収容ケース7のヒサシ7aに形成していない場合でも、現像剤収容部における混合撹拌に対するトナーホッパ8の粉圧の影響を安定化してトナー補給後の現像剤混合撹拌を安定化させることができるように構成している。
図6は、実施形態に係る現像装置の概略構成を示す正面図である。この現像装置の基本的な構成は上記実施形態1に係る現像装置(図1(a)参照)と同じであるので、同様な部分に同じ符号を付し、それらの説明を省略する。本実施形態に係る現像装置が、上記実施形態1の現像装置と異なる点は、上記凸部7cを、上記第1現像剤収容部Aから上記第2現像剤収容部Bに及ぶ現像剤の粉圧を規制するよう構成している点である。具体的には、実施形態1における第1現像剤収容部B内においても、現像剤の撹拌を行わせるだけであれば、該凸部7cと現像スリーブ4とのギャップGsは比較的広くてもよいが、本実施形態3の現像装置では、上記第1現像剤収容部Aから上記第2現像剤収容部Bに及ぶ現像剤の粉圧を規制するため、比較的狭め設定されている。
また、図6に示す第2現像収容部Bにおける凸部7cは形成しなくてもよい。
しかも、上記仕切り部材としての凸部7bは、上記現像剤収納ケース7の上記現像スリーブ4側の壁面部から該現像スリーブ4表面側に突出し、現像スリーブ4による現像剤の搬送方向に直交する方向に延在するように設けられたものであるため、このな仕切り部材を設けることでは、トナー収容部のトナーが現像現像スリーブ4に担持された現像剤に到達するまでの経路を長くする必要は生じない。
よって、該経路が長くなることによるトナー供給手段の追加を要せず、部品点数の増加によるコストダウンを抑えることができる。よって、前述の特許文献1に開示の具体的な現像装置と異なり、トナー収容部内のメインのトナー供給手段に加え、上記経路内に追加のトナー供給手段も設ける必要はない。
図9は、実施形態に係る現像装置の概略構成を示す正面図である。この現像装置の基本的な構成は上記実施形態1に係る現像装置(図1(a)参照)と同じであるので、同様な部分に同じ符号を付し、それらの説明を省略する。本実施形態に係る現像装置が、上記実施形態1の現像装置と異なる点は、現像剤収納ケース7のヒサシ7aの形状である。本実施形態に係る現像装置において、現像スリーブ4上方で該スリーブ4の表面との間に現像剤3の現像剤収容部Rを形成するように設けられたカバー部材としての現像収納ケース7のヒサシ7aは、現像スリーブ上での現像剤搬送方向でドクタ6より上流側に位置して隣合う現像スリーブ4内マグネットローラ5の2つの磁極の間の、現像スリーブ表面に対する法線方向の磁力が最小となる現像剤担持体表面の部分に、間隔をもって同表面についての法線方向から対向しトナーの取り込みを規制するように形成されている。
また、法線方向の磁力の大きさmが最小となっている現像スリーブ上の位置では、接線方向即ち現像剤搬送方向に平行な方向の磁力の大きさnが最大となっているため、P3極とP4極の磁極のそれぞれの長手方向での磁力偏差によって現像剤搬送方向に直交する方向での現像剤の搬送力のバラツキを生じやすいが、この部分でのトナーの過剰な取り込みをヒサシ7aで規制するので、現像剤搬送方向に直交する方向でのトナー濃度ムラを防止することができる。
まず、現像装置に磁性キャリア3bのみからなるスタート剤をセットすると、図16に示すように、磁性キャリア3bは現像スリーブ4の表面に磁着されるものと現像剤収容部R内に収容されるものとに分かれる。現像剤収容部R内に収容された磁性キャリア3bは、現像スリーブ4の矢印a方向への回転に伴い、現像スリーブ4内からの磁力によって矢印b方向へ、1mm/s以上の移動速度で循環移動する。そして、現像スリーブ4の表面に磁着された磁性キャリア3bの表面と現像剤収容部R内で移動する磁性キャリア3bの表面との境界部において界面Xが形成される。
また、逆に、本実施形態に係る現像装置では、上記ヒサシ7aの先端部により現像スリーブ4上から掻き落とされた現像剤3が、トナー補給口8a近傍に溜まることから、このトナー補給口8a近傍が現像剤収容部として機能する。よって、本実施形態に係る現像装置におけるヒサシ7aの先端部は、このトナー補給口8a近傍の現像剤収容部と、ドクタ6で掻き落とされ現像剤の現像剤収容部Rとを仕切る部材として機能するといえる。上記現像剤収容ケースの上記現像剤担持体側の壁面部に、該壁面部から上記現像剤担持体表面側に突出し且つ該現像剤担持体による現像剤搬送方向に対して直交する方向に延在する凸部として機能させたり、上記トナー補給口8a近傍の現像剤収容部から上記現像剤収容部Rに及び現像剤の粉圧を規制させたりするようにできる。また、上記ドクタ6より現像剤搬送方向上流側に位置して隣合う2つの磁極の間であって、現像スリーブ4表面に対する法線方向の磁力が最小となる現像スリーブ4表面の部分に、対向するように設けることが望ましい。
2 現像器ケース
2a 底壁
3 現像剤
3a トナー
4 現像スリーブ
5 マグネットローラ
6 ドクタ
7 現像剤収容ケース
7a ヒサシ
7b 凸部(仕切り部材)
7d〜7h 凸部
7i トナー受け部材
8 トナーホッパ
8a トナー補給口
9 トナーアジテータ
10 トナーエンドセンサ
A 第1現像剤収容部
B 第2現像剤収容部
F トナーエンド検知レベル
Claims (15)
- トナー及び磁性粒子を含む現像剤を表面に担持して搬送するための現像剤担持体と、該現像剤担持体の内側に配設され、該現像剤担持体上に該現像剤を担持するための磁界を発生する磁界発生手段と、該現像剤担持体に担持した現像剤の量を規制する現像剤規制部材と、該現像剤規制部材に現像剤搬送方向上流側から隣接する現像剤収容部を形成するための現像剤収納ケースと、該現像剤収容部に現像剤搬送方向上流側から隣接し、該現像剤担持体に対向する位置にトナー補給口を有するトナー収容部とを備え、該現像剤の移動により、該トナー収容部内のトナーを該トナー補給口から該現像剤中に取り込む現像装置において、
上記現像剤収容ケースの上記現像剤担持体側の壁面部に、該壁面部から上記現像剤担持体表面側に突出し且つ該現像剤担持体による現像剤搬送方向に対して直交する方向に延在する凸部を形成したことを特徴とする現像装置。 - 請求項1の現像装置において、
上記磁界発生手段の上記現像剤収容部に対向する部分に存在する磁極中心と、該磁極中心の現像剤搬送方向上流側に隣合って存在する他の磁極中心との間に、上記凸部を形成したことを特徴とする現像装置。 - 請求項1の現像装置において、
上記凸部と上記現像剤担持体との間隙を、上記現像剤収容ケースの上記トナー補給口側の端部と該現像剤担持体との間隙よりも狭くしたことを特徴とする現像装置。 - 上記凸部を現像剤搬送方向に複数形成した請求項1の現像装置において、
上記複数の凸部のうち現像剤搬送方向最下流側の凸部を、上記現像剤担持体表面との間隙が該現像剤担持体による現像剤搬送方向に対して直交する方向全域にわたってほぼ一定になるように形成し、他の凸部の少なくとも一つを、該現像剤担持体による現像剤搬送方向に対して直交する方向に分割したことを特徴とする現像装置。 - トナー及び磁性粒子を含む現像剤を表面に担持して搬送するための現像剤担持体と、該現像剤担持体の内側に配設され、該現像剤担持体上に該現像剤を担持するための磁界を発生する磁界発生手段と、該現像剤担持体に担持した現像剤の量を規制する現像剤規制部材と、該現像剤規制部材に現像剤搬送方向上流側から隣接する現像剤収容部を形成するための現像剤収納ケースと、該現像剤収容部に現像剤搬送方向上流側から隣接し、該現像剤担持体に対向する位置にトナー補給口を有するトナー収容部とを備え、該現像剤の移動により、該トナー収容部内のトナーを該トナー補給口から該現像剤中に取り込む現像装置において、
上記トナー収容部内のトナー補給口側に、該トナー収容部に収容されたトナーの上端縁よりも低い位置で上方からのトナーの加重を受け止めるトナー受け部材を設けたことを特徴とする現像装置。 - 上記トナー収容部のトナーエンドを検知するトナーエンド検知手段を備えた請求項5の現像装置において、
上記トナー受け部材によってトナーの加重を受け止めるトナー受け止め位置を、上記トナーエンド検知手段のトナーエンド検知レベル以下に設定したことを特徴とする現像装置。 - トナー及び磁性粒子を含む現像剤を表面に担持して搬送するための現像剤担持体と、該現像剤担持体の内側に配設され、該現像剤担持体上に該現像剤を担持するための磁界を発生する磁界発生手段と、該現像剤担持体に担持した現像剤の量を規制する現像剤規制部材と、該現像剤規制部材に現像剤搬送方向上流側から隣接する現像剤収容部を形成するための現像剤収納ケースと、該現像剤収容部に現像剤搬送方向上流側から隣接し、該現像剤担持体に対向する位置にトナー補給口を有するトナー収容部とを備え、該現像剤の移動により、該トナー収容部内のトナーを該トナー補給口から該現像剤中に取り込む現像装置において、
上記現像剤収容部に、上記現像剤収納ケースの上記現像剤担持体側の壁面部から該現像剤担持体表面側に突出し、現像剤担持体による現像剤の搬送方向に直交する方向に延在した先端部が該現像剤担持体表面との間にギャップをもって対向して、該現像剤収容部内の現像剤を上記トナー補給口に対向し現像剤担持体による現像剤搬送方向で上流側の領域である現像剤第1収容部と該現像剤搬送方向で下流側の領域である現像剤第2収容部とに仕切る仕切り部材を設け、該仕切り部材によって上記第1現像剤収容部から上記第2現像剤収容部に及ぶ現像剤の粉圧を規制するよう構成したことを特徴とする現像装置。 - 請求項7の現像装置において、
上記仕切り部材を、上記現像剤収納ケースの上記現像剤担持体側の壁面部に一体に形成したことを特徴とする現像装置。 - 請求項7または8の現像装置において、
上記トナー補給口の下端部を上記第1現像剤収容部の底壁のトナー収容部側端部で形成し、該トナー補給口の下端部から現像剤担持体表面までの距離Gtを上記現像剤担持体表面と上記仕切り部材先端部とのギャップGsより大きくし、且つ、上記底壁をトナー補給口下端部から現像剤担持体側に向かって水平または低く傾斜するように形成したことを特徴とする現像装置。 - 請求項7乃至9の現像装置において、
上記第1現像剤収容部の容積を上記第2現像剤収容部の容積より小さくしたことを特徴とする現像装置。 - トナー及び磁性粒子からなる現像剤を担持するための現像剤担持体と、該現像剤担持体の内部に配置された複数の磁極を有する磁界発生手段と、該現像剤担持体に担持した現像剤の量を規制する第1現像剤規制部材と、該第1現像剤規制部材で阻止された現像剤が滞留するようにカバー部材及び該現像剤担持体の表面で囲んで形成された現像剤収容部と、該現像剤収容部に該現像剤担持体上の現像剤搬送方向の上流から隣接し、収容されているトナーが該現像剤担持体に担持されている現像剤や該現像剤収容部の現像剤に接触するトナー補給用開口を有するトナー収容部とを備え、該トナー収容部内のトナーを該トナー補給用開口から現像剤に取り込むようにした現像装置において、
上記第1現像剤規制部材から現像剤搬送方向上流側に位置する隣合う2つの上記磁極間の現像剤担持体表面に対する法線方向の磁力が最小となる現像剤担持体表面の部分に、間隔をもって法線方向から対向しトナーの取り込みを規制する第2現像剤規制部材を設けたことを特徴とする現像装置。 - 請求項11の現像装置において、
前記第2現像剤規制部材を、前記カバー部材と一体に形成したことを特徴とする現像装置。 - 請求項1、7又は11の現像装置において、
上記凸部、上記仕切り部材又は上記第2現像剤規制部材は、上記現像剤担持体上の現像剤のトナー濃度が上昇し、該現像剤の層厚が増加した場合に該現像剤の増加分の通過を規制すべく、上記現像剤担持体との間隔が設定されていることを特徴とする現像装置。 - 請求項5の現像装置において、
上記現像剤収容部は、上記現像剤規制部材よりも上記現像剤担持体上の現像剤の搬送方向上流側に配設された他の現像剤規制部材を有し、該他の現像剤規制部材は、上記現像剤担持体上の現像剤のトナー濃度が上昇し、該現像剤の層厚が増加した場合に該現像剤の増加分の通過を規制すべく、上記現像剤担持体との間隔が設定されていることを特徴とする現像装置。 - 請求項1、5、7又は11の現像装置において、
上記現像剤担持体上の現像剤のトナー濃度の変化に拘わらず、上記現像剤収容部内の現像剤が該現像剤収容部内で移動することを特徴とする現像装置。
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