JP2006267695A - 現像装置及びこれを用いたプロセスカートリッジ並びに画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 現像剤収容室2に現像剤撹拌搬送部材3を配設する現像ユニット1と、トナー補給室6内にトナー搬送部材7を配設すると共に、現像ユニット1の現像剤収容室2に対しトナー供給口8を介してトナー補給室6と連通するトナー補給ユニット5とを備え、トナー補給ユニット5のトナー供給口8については、その下端が現像剤収容室2に収容される現像剤Gの表面位置よりも下方に位置するように開口し、補給用トナーTを現像剤収容室2へ供給すると共に補給用トナー供給方向(矢印α方向)と逆行する方向(矢印β方向)に現像剤収容室2の現像剤Gの一部を逆流させる。この現像装置を含むプロセスカートリッジ、画像形成装置をも対象とする。
【選択図】 図1
Description
そして、現像装置500としては、例えば図20又は図21に示すように、例えばトナー及びキャリアからなる現像剤が収容されて現像に供される現像ユニット510を有するが、この現像ユニット510の寿命を伸ばすために、現像ユニット510で使用された現像剤消費量に対して現像剤の補給が行われる現像剤補給ユニット520を付設したものが既に提供されている(特許文献1〜3参照)。
一方、現像剤補給ユニット520は、例えばトナー及びキャリアからなる現像剤が収容される補給容器521を有し、この補給容器521と現像ハウジング511とを連通ダクト522にて連通させ、現像剤収容室512内に収容される現像剤Gの上方に向かって補給容器521内の現像剤を自重による落下にて補給可能としたものである。
尚、図20においては、現像剤補給ユニット520は、現像剤収容室512にて劣化した現像剤Gが回収可能な回収容器530を有しており、この回収容器530と現像ハウジング511との間を連通ダクト531を介して連通させるようになっている。
ここで、現像剤補給機構は、図21(a)(b)に示すように、通路隔壁544にて現像剤補給通路545を設けると共に、この現像剤補給通路545内に補給用オーガー546を配設し、仕切壁550に供給口547を開設したものである。但し、この供給口547は、現像剤収容室512側から現像剤Gの圧力を受けずにスムースに現像剤を供給するために、撹拌搬送オーガー515の軸中心よりも上方、好ましくは撹拌搬送オーガー515が配設された部位の現像剤の表面位置よりも上方に設けられている。
一方、現像剤回収機構は、図21(c)に示すように、通路隔壁554にて現像剤回収通路555を設けると共に、この現像剤回収通路555内に回収用オーガー556を配設し、仕切壁550に回収口557を開設したものである。但し、この回収口557は現像剤収容室512からの現像剤の回収性を上げるために撹拌搬送オーガー515の軸中心よりも下方に設けられている。
このとき、補給現像剤は高濃度であり、キャリアに比べてトナーの充填割合が高いため、補給現像剤の比重は現像剤収容室の現像剤よりも通常小さいものである。このような状態において、現像剤収容室内の現像剤上に補給現像剤が補給されると、補給現像剤が既存の現像剤上に浮いた状態になり、撹拌搬送オーガー514、515によって現像剤を撹拌搬送したとしても、補給現像剤が充分に混合されない、あるいは、混合されるまでに時間を要するという技術的課題が見られる。
特に、このような技術的課題は、補給現像剤がトナーのみである態様にあっては、補給現像剤(トナー)と既存現像剤(トナーとキャリア)との間の比重差が大きくなるため、補給現像剤の撹拌混合性不良がより顕著に現れ易い。
しかしながら、この種の現像装置にあっては、現像ユニット側に予備混合機構(副室+撹拌搬送オーガー)を付加する構成になるため、装置構成が複雑化してしまうばかりか、装置自体の大型化するという点で好ましいとは言えないし、また、予備混合するための時間もかかり、その分、トナー濃度追従性が悪くなる(時間的遅れ)という虞れがある。
現像ユニット1としては、現像剤収容室2、現像剤撹拌搬送部材(オーガー)3、現像剤担持体4を備えていればよく、他の機能部材(現像剤担持体4への供給部材や層形成部材など)については必要に応じて備えるようにすればよい。
ここで、現像剤収容室2に収容される現像剤Gはトナー及びキャリアからなる二成分現像剤である。また、この種の現像剤収容室2の好ましい態様としては、例えば現像剤担持体4の軸方向に沿って延びる仕切壁2aにて現像剤収容室2を二分すると共に、この仕切壁2aの長手方向両端に連通口2b,2cを開設することにより、現像剤収容室2に現像剤循環経路を構成し、この現像剤循環経路には一対の現像剤撹拌搬送部材3(3a,3b)を配設する態様が挙げられる。
更に、トナー補給ユニット5としては、トナー補給室6、トナー搬送部材7、トナー供給口8を備えていればよく、単一ユニットでもよいし、複数のパーツに分かれていてもよい。
ここで、トナー補給室6は一室構成でもよいが、例えばトナーが収容されるトナー収容室6aと補給用トナーが定量的に補給可能なディスペンス室6bとに機能分離する構成など複数室構成の方が好ましい。また、トナー搬送部材7は現像ユニット1に向けて少なくともトナーTを搬送するものであれば広く含み、補給用トナーを撹拌搬送するトナー撹拌搬送部材7aや、撹拌搬送された補給用トナーを定量補給するためのディスペンスオーガー(ディスペンス部材)7bなどが挙げられる。
特に、本件のトナー供給口8は、補給用トナーTを搬送するほか、現像剤Gの一部を逆流させるものとして働き、トナー供給口8に面したトナー補給室6でトナーと逆流した現像剤Gとを予備混合した後にトナーTと現像剤Gとを供給することで、トナーTの混合性を良好に保つものである。
つまり、補給用トナーTによる押圧分布全域が現像剤Gによる内圧より大きいと、トナー供給口8からは補給用トナーTのみが一方向に搬送されることになる。このため、現像剤Gが逆流するには、少なくともトナー供給口8に面した一部で現像剤Gによる内圧が補給用トナーTによる押圧(内圧)より大きい箇所があることが必要であると想定される。
更に、トナー供給口8の好ましい態様としては、トナー供給口8縁部のうち、トナー供給口8に面した部位でのトナー搬送方向、現像剤搬送方向下流側縁部には、トナー及び現像剤の夫々の搬送方向に対面する庇状返し部を設ける態様が挙げられる。このような庇状返し部を設けることにより、現像剤の受け入れ、吐き出し動作がスムースになるほか、現像剤の返し量を適宜設定することにより予備混合量を調整することができる。
特に、トナー補給ユニット5の代表的態様としては、ディスペンス機構を備えたものが挙げられる。このディスペンス機構は、トナー補給室6として少なくとも補給用トナーTが収容されるトナー収容室6aの他に、トナー供給口8に面した部位に形成され且つ補給用トナーTが定量的に補給可能なディスペンス室6bを有し、前記ディスペンス室6bにトナー搬送部材7として定量補給用のディスペンス部材7bを配設するものである。尚、図1(b)中、符号6cはトナー収容室6aとディスペンス室6bとを連通するディスペンス入口開口を示す。
このようなディスペンス機構を備えたものにあっては、ディスペンス部材7bの一部に予備混合部9を設けるようにすればよい。
また、別の態様としては、ディスペンス部材7bがオーガーにて構成され、このディスペンス部材7bのうちトナー供給口8に面した部位に予備混合部9として軸方向に沿った羽根部材を設けた態様が挙げられる。本態様によれば、羽根部材で予備混合性を上げることができる。
更に、別の態様としては、ディスペンス部材7bがオーガーにて構成され、このディスペンス部材7bのうちトナー供給口8に面した部位の羽根ピッチを他の部分よりも広く設定して予備混合部9とした態様が挙げられる。本態様によれば、羽根ピッチを広くすることにより、現像剤収容室2にて循環する現像剤Gをより多く取り込むことができる。
すなわち、本発明に係るプロセスカートリッジは、図1(a)に示すように、画像形成装置本体に着脱自在に装着されるプロセスカートリッジであって、像担持体11と、この像担持体11に対向配置され且つ像担持体11上の静電潜像を可視像化可能な上述した現像装置12とを含むことを特徴とするものである。
更に、本発明に係る画像形成装置は、像担持体11と、この像担持体11に対向配置され且つ像担持体11上の静電潜像を可視像化可能な上述した現像装置12とを含むものであればよく、現像装置12がプロセスカートリッジ態様であるものは勿論、プロセスカートリッジ態様でないものも含む。
特に、本発明に係る現像装置によれば、トナー供給口は、補給用トナーを搬送するほか、現像剤の一部を逆流させるものとして働くので、現像ユニットに予備混合室を別途設けることなく、トナー供給口に面したトナー補給室で補給用トナーと逆流した現像剤とを予備混合した後に渾然一体として供給することが可能になり、その分、簡単な装置構成にて補給用トナーの撹拌混合性を良好に保つことができる。
また、このような現像装置を用いたプロセスカートリッジ又は画像形成装置によれば、補給用トナーの撹拌混合性が良好なプロセスカートリッジ又は画像形成装置を簡単に構築することができる。
◎実施の形態1
<画像形成装置の全体構成>
図2は、本発明が適用された画像形成装置の実施の形態1を示す。
同図において、画像形成装置は所謂タンデム型のカラー画像形成装置であり、装置筐体21内に4つの色(本実施の形態ではイエロ、マゼンタ、シアン、ブラック)の画像形成ユニット22(具体的には22a〜22d)を縦方向に配列し、その下方には供給用の用紙24が収容される給紙カセット23を配設すると共に、各画像形成ユニット22に対応した箇所には給紙カセット23からの用紙24の搬送路となる用紙搬送路25を垂直方向に配置したものである。
ここで、プロセスカートリッジ30は、例えば感光体ドラム31と、この感光体ドラム31を予め帯電する帯電ロール32と、帯電された感光体ドラム31上に前記露光装置40にて露光形成された静電潜像を対応する色トナー(本実施の形態では例えば負極性)で現像する現像装置33と、感光体ドラム31上の廃トナーを除去するクリーニング装置34と、帯電された感光体ドラム31の表面を除電するイレーズランプ35とを一体的にカートリッジ化したものである。
一方、露光装置40は、ケース41内に図示外の半導体レーザ、ポリゴンミラー42、結像レンズ43及びミラー44を格納し、半導体レーザからの光をポリゴンミラー42で偏向走査し、結像レンズ43、ミラー44を介して感光体ドラム31上の露光ポイントに光像を導くようにしたものである。
この搬送ベルト53は用紙24を静電吸着し得るベルト素材(ゴム又は樹脂)にて構成され、一対の張架ロール51,52に掛け渡されており、本実施の形態では、上方側の張架ロール52が駆動ロール、下方側の張架ロール51が従動ロールになっている。
更に、最下流画像形成ユニット22dの下流側に位置する用紙搬送路25には定着装置64が設けられると共に、この定着装置64の下流側には用紙排出用の排出ロール66が設けられており、装置筐体21の上部に形成された収容トレイ67に排出用紙が収容されるようになっている。
尚、図2中、符号80は高圧用の装置デバイスに高電圧を供給する高圧電源を示し、符号81は低圧用の装置デバイスに低電圧を供給する低圧電源を示す。
今、図2に示すように、各画像形成ユニット22(22a〜22d)では、感光体ドラム31が帯電ロール32により帯電され、露光装置40により感光体ドラム31上に潜像が形成された後に、現像装置33により可視像(トナー像)が形成される。
一方、給紙カセット23からの用紙24は、ピックアップロール61にて所定のタイミングで繰り出され、搬送ロール62及びレジストレーションロール63を介して転写ベルト53の吸着位置へと送り込まれ、搬送ベルト53に吸着された状態で転写位置へと送り込まれるようになっている。
そして、各画像形成ユニット22における感光体ドラム31上のトナー像は転写ロール50により用紙24に夫々転写され、定着装置64にて用紙24上の各色成分未定着トナー像が定着された後、定着済みの用紙24は収容トレイ67へ排出される。
また、本実施の形態で用いられるプロセスカートリッジ30の詳細を図3に示す。
同図において、プロセスカートリッジ30は、感光体ドラム31、帯電ロール32、現像装置33の一部、クリーニング装置34のほかに、クリーニング処理前に感光体ドラム31を除電するデバイスとしてのイレーズランプ35が含まれる感光体カートリッジ30aと、この感光体カートリッジ30aの下方側に前記感光体カートリッジ30aに対して揺動自在で且つ位置決めされた状態で設けられると共に現像装置33の主要部が含まれる現像カートリッジ30bとを備えている。
そして、感光体カートリッジ30aはクリーニング装置34をユニット化したクリーニングユニット200とサブトナー補給ユニット120とを横方向に一体化した構成になっており、また、現像カートリッジ30bは現像ユニット100とメイントナー補給ユニット110とを横方向に一体化した構成になっている。
そして、装置筐体21のカートリッジ受部(図示せず)にプロセスカートリッジ30を装着した時に、感光体ドラム31を回転自在に支承する支持軸の両端が、カートリッジ受部に設けられた図示外の固定受け部材により所定の位置に固定されると共に、該支持軸に回転自在に配設された該感光体ドラム31の片端に配設された駆動伝達部材(例えば駆動伝達ギア)が、カートリッジ受部に設けられた図示外の駆動系に連結係合する。また、前記一対の支持突起141がカートリッジ受部の被係合部(凹部や孔等)に係合し、感光体カートリッジ30aが装置筐体21に位置決め固定されるようになっている。ここで、装置筐体21のカートリッジ受部はプロセスカートリッジ30を収容保持できるものであればよく、筐体フレーム自体を用いて構成してもよいし、筐体フレームに別部材を設けて構成してもよい。
特に、本実施の形態にあっては、前記支持突起141は、感光体ドラム31から離れたユニット外壁に設けられると共に、感光体ドラム31を駆動する駆動力による、該プロセスカートリッジ30の回転を抑える機能も有している。
尚、図4中、符号142はプロセスカートリッジ30を着脱操作する際の把持アームである。
本実施の形態で用いられる現像装置33を構成する各ユニット100,110,120について説明する。
−現像ユニット−
本実施の形態において、現像ユニット100は、図3、図5及び図6に示すように、所謂二成分現像方式を採用したものであって、感光体ドラム31の下方側には感光体ドラム31側に開口する現像ハウジング101を有し、この現像ハウジング101内をトナー及びキャリアからなる現像剤Gが収容可能な現像剤収容室102として構成すると共に、現像ハウジング101の開口に面した部位に現像剤担持用の現像ロール103を配設したものである。そして、この現像ユニット100は、現像ロール103の軸方向に沿って延びる仕切壁106にて現像剤収容室102を二分すると共に、この仕切壁106の長手方向両端に連通口107,108を開設することにより、現像剤収容室102に現像剤循環経路を構成し、この現像剤循環経路には現像ロール103の軸方向に沿って一対の撹拌搬送オーガー104,105を配設し、現像剤循環経路内の現像剤Gを撹拌しながら搬送するようになっている。
ここで、撹拌搬送オーガー104は既存の現像剤Gに専ら補給されたトナーTを撹拌混合することを主眼としたアドミックスオーガーであり、一方、撹拌搬送オーガー105は前記トナーの撹拌混合機能に加えて現像ロール103への現像剤供給機能を担ったサプライオーガーである。
尚、本実施の形態では、現像ロール103寄りの撹拌搬送オーガー105が現像ロール103への現像剤供給機能を兼用しているが、撹拌搬送オーガー105とは別に現像剤供給部材(ロールやパドル等)を付加してもよいことは勿論である。また、現像ロール103の周囲には現像剤層厚を規制するトリミング部材や未使用現像剤を回収する回収部材などが必要に応じて設けられる。
また、メイントナー補給ユニット110は、図3、図5及び図6に示すように、現像ユニット100の現像ハウジング101の奥側隔壁を一部兼用するメイン補給ハウジング111を有し、このメイン補給ハウジング111内を補給用トナーTが補給可能に収容されるトナー補給室として構成するようになっている。
特に、本実施の形態では、トナー補給室は、補給用トナーTが収容されるトナー収容室112と、このトナー収容室112と連通し且つ現像ユニット100に対してトナーTを定量的に補給するディスペンス室113とに分かれている。ここで、ディスペンス室113は現像ハウジング101の奥側隔壁101aの下部寄りに厚肉部101bを設け、この厚肉部101b内に現像ロール103の軸方向に沿って延びる断面略円形の長尺通路(トンネル状通路)として構成されている。
そして、前記厚肉部101bの長手方向奥側のうちトナー収容室112に面した部位にはディスペンス入口開口114が開設されると共に、厚肉部101bのうち現像剤収容室102に面した部位で前記ディスペンス入口開口114とは長手方向反対側にはトナー供給口115が開設されている。
ここで、図5に示すように、アジテータ116はクランク状の回転ロッド401の先端にPETフィルム等からなるアジテートフィルム402を有し、このアジテートフィルム402にてトナーをトナー補給室壁面に沿って搬送するものである。そして、回転ロッド401のアジテータフィルム402の反対側には回転ロッド401の径方向に延びる適宜数の撹拌ロッド403が設けられ、トナー補給室内のトナーを撹拌するようになっている。また、アジテータ117はアジテータ116と略同様に構成して差し支えないが、例えばアジテートフィルムに適宜切り込みを設けるなどしてディスペンス入口開口114に向けてトナー搬送方向を調整するようにすることが好ましい。但し、アジテータ116,117としては撹拌搬送コイルスプリングなどを用いるようにしてもよいことは勿論である。
尚、図6においては、アジテータ116,117の形態は模式的に示されている。
一方、ディスペンス室113には長手方向に沿ってディスペンスオーガー118が配設されている。特に、本実施の形態では、ディスペンスオーガー118は現像ユニット100内の撹拌搬送オーガー104,105と略同径かそれ以下の螺旋羽根を備えたものになっていり、更に、ディスペンスオーガー118のピッチが撹拌搬送オーガー104,405のピッチ以下に設定されている。
特に、本実施の形態では、トナー供給口115は、図7(a)(b)に示すように、補給用トナーTを現像剤収容室102へ供給すると共に補給用トナー供給方向(矢印α方向)と逆行する方向(矢印β方向)に現像剤収容室102の現像剤Gの一部を逆流させるようになっている。
このとき、補給用トナーTの周りには流れ込んだ現像剤があたかも黄粉もちの黄粉のようにまとわりつき、トナー滞留域を経て、せき止め用のオーガー羽根118bにて再びトナー供給口115から現像剤収容室102へと押し出される。
この押し出し時には、補給用トナーTの周りには上述したように現像剤Gが黄粉の如くまぶされているので、トナー単独の場合に比べて重くなっている。従って、トナー供給口115から補給された補給用トナーTは、アドミックスオーガー104で搬送される現像剤Gの流れの中で、その表面に浮き上がってくることが困難になり、補給用トナーTの撹拌混合性が向上する。
従って、ディスペンスオーガー118やアドミックスオーガー104などの搬送量や搬送速度、オーガー径、オーガーピッチなどは現像剤Gの一部逆流現象が可能なように適宜選定されるものである。
更に、トナー供給口115の下端がアドミックスオーガー104の回転中心より下方に設定されていれば、アドミックスオーガー104の回転中心より下方からトナーTが補給されるので、補給されたトナーTがアドミックスオーガー104に巻き込まれ、速やかに現像剤と撹拌混合される。
また、ディスペンスオーガー118の中心はアドミックスオーガー104の回転中心よりも略同じか下方に位置するように設定されているため、アドミックスオーガー104の回転中心より下方からトナーが補給されることになり、その分、補給されたトナーがアドミックスオーガー104に巻き込まれ、速やかに撹拌混合される。
また、トナー収容室112の容量については、ディスペンス室113の容量、あるいは、ディスペンス室113と現像剤収容室102との合計容量よりもトナー収容室112の容量を大きくすれば、トナー供給口115からのトナーを継続的に安定補給することができる。
更に、本実施の形態では、アジテータ116,117の回転中心はディスペンスオーガー118及び撹拌搬送オーガー104,105よりも上方に位置するように配置されている。
このため、トナー収容室112からディスペンス室113、現像剤収容室102までトナーTを持ち上げる必要がないため、ディスペンス室113でのトナー内圧を効果的に上げることができ、ディスペンス室113でのトナー内圧を損なうことなく、現像剤収容室102へのトナー補給をスムースに行うことができる。
また、本実施の形態において、サブトナー補給ユニット120は、図3に示すように、クリーニングユニット200の背面側に隣接するサブ補給ハウジング121を有し、このサブ補給ハウジング121内を補給用トナーTが補給可能に収容されるトナー補給室122として構成するようになっている。
そして、トナー補給室122内には補給用トナーTを撹拌搬送するための一対のアジテータ123,124が配設されている。
ここで、サブトナー補給ユニット120とメイントナー補給ユニット110との連通構造としては、図3及び図8に示すように、弾性部材からなるスペーサ130に連通路(トナー供給路)131を形成したものが用いられる。本実施の形態では、スペーサ130は各ユニット110,120間の両側二箇所に設けられ、夫々にトナー供給路131を形成しているが、例えばいずれか一方のスペーサ130にのみトナー供給路131を形成してもよいし、あるいは、片側一箇所にスペーサ130を設け、このスペーサ130にトナー供給路131を形成しても差し支えない。
尚、本実施の形態では、このサブトナー補給ユニット120は、図8に仮想線で示すように、未使用時にはトナー供給路131との連結部位を使用時に開放可能なシール部材125で塞ぐことが好ましい。この場合、プロセスカートリッジ30未使用時(例えば輸送時)にサブトナー補給ユニット120内のトナーがトナー供給路131に入り込み、目詰まりを起こす懸念がないばかりか、サブトナー補給ユニット120内のトナーがメイントナー補給ユニット110側に偏って充填され、メイントナー補給ユニット110内のトナーの充填密度が不必要に高くなってしまう事態を有効に回避することができる。
このとき、感光体カートリッジ30aは装置筐体21のカートリッジ受部に対して位置決め固定されているため、サブトナー補給ユニット120のトナー収容量変化は現像カートリッジ30bの重量変化には何等影響しない。
よって、サブトナー補給ユニット120が空に至るまでは感光体カートリッジ30aに対する現像カートリッジ30bの加圧付勢力の変動は抑えられ、その分、画像乱れを有効に防止することが可能である。
また、本実施の形態において、クリーニング装置34は、図9に示すように、感光体カートリッジ30aにクリーニングユニット200として組み込まれている。
このクリーニングユニット200は感光体ドラム31に対向して開口するクリーニングハウジング201を有し、このクリーニングハウジング201内を廃トナーが収容可能な廃トナー収容室203として構成すると共に、クリーニングハウジング201の上壁201aを感光体ドラム31側に向けて庇状に延ばしたものである。
そして、このクリーニングハウジング201の開口下縁部201bにはクリーニングブレード210が配設されており、このクリーニングブレード210はクリーニングハウジング201の開口下縁部201b及び上壁201a両側から垂下した側壁部(図示せず)に略L字状のブレードホルダ212を取付け、このブレードホルダ212の先端部外側にウレタンゴム等の弾性体からなるブレード本体211を取付け、このブレード本体211の先端を感光体ドラム31の回転方向(図9では反時計回り方向)に対向するように弾接させたものである。
一方、クリーニングハウジング201の開口上縁部(本実施の形態では上壁201a先端近傍)にはPET、ポリウレタンなどのフィルムシール215が設けられ、このフィルムシール215の先端部が感光体ドラム31の回転方向に沿って弾接し、クリーニングブレード210によって回収された廃トナーの飛散を防止するようになっている。
尚、本実施の形態では、廃トナー溜まり部213はクリーニングブレード210のみで構成されているが、クリーニングブレード210のみならずクリーニングハウジング201の一部をも用いて構成するようにしてもよい。
また、このクリーニングハウジング201とクリーニングブレード210との間には感光体ドラム31に対して凹所となるスペースが確保されるため、この凹所を利用して帯電ロール32が配設されている。
尚、クリーニングハウジング201の上壁201aの先端にはイレーズランプ35の保持ブロック202が設けられている。
この廃トナー搬送部材220は、廃トナー収容室203から廃トナー溜まり部213との間に跨る部材要素としての搬送プレート221を有し、この搬送プレート221の廃トナー収容室203側端部には外部からの駆動力が入力可能な駆動入力部222を設けると共に、搬送プレート221の感光体ドラム31側端部には廃トナー溜まり部213と接触可能な突出部223を設けたものである。
ここで、搬送プレート221は板状のままでも差し支えないが、軽量化及び上面部への廃トナーTdの堆積などを有効に回避するという観点からすれば、搬送プレート221の突出部223及び駆動入力部222以外の部位に開口224を形成することが好ましい。また、突出部223の形成箇所については搬送プレート221の端部である必要は必ずしもなく、端部から離れた部位でもよいし、また、突出部223の数についても少なくとも一つあればよいが、複数設けても差し支えない。更に、突出部223の形成法については、搬送プレート221の先端部を折り曲げて形成したり、あるいは、搬送プレート221の一部に突出部223を一体的若しくは別体にて形成する等適宜選定して差し支えない。
尚、廃トナー搬送部材220の部材要素としては、必ずしも搬送プレート221である必要はなく、例えば枠フレーム構造のものなどを用いてもよいことは勿論である。
更に、本実施の形態では、廃トナー搬送部材220には廃トナー搬送部材220の移動姿勢を規制するための姿勢規制機構240が付設されている。
本実施の形態において、姿勢規制機構240は、廃トナー搬送部材220の突出部223側に一端が係合し且つ他端がクリーニングハウジング201の一部に係合する付勢スプリング241にて構成され、駆動入力部222から離間する方向に向かって廃トナー搬送部材220を付勢するものである。
ここで、付勢スプリング241の取付構造としては、図9及び図10において、付勢スプリング241の両端に係止フック242,243を設け、クリーニングハウジング201側の係合突起204に一方の係止フック242を係合させ、廃トナー搬送部材220の突出部223側端部に設けられた係合片225に他方の係止フック243を係合させるものが用いられる。
尚、本実施の形態では、付勢スプリング241の取付構造として、クリーニングハウジング201内に係合突起204を設けているが、これに限られるものではなく、例えばクリーニングハウジング201に対し外部に連通する係止孔を開設するような態様にあっては、廃トナー漏れの虞れがあるが、このような場合には、係止孔をシール部材にてシールするようにすればよい。このシール部材としては、CRUに貼られるラベル等を兼用することが好ましい。
このとき、付勢スプリング241は、廃トナー搬送部材220の駆動入力部222の位置変化に対する廃トナー搬送部材220の姿勢変化範囲を規制するようになっている。本例では、廃トナー搬送部材220は、後退移動時には突出部223が廃トナー溜まり部213に沿って廃トナーに対し接触移動し、進出移動時には突出部223が廃トナー溜まり部213上の廃トナーに対し非接触移動するものである。具体的挙動については後述する。
特に、本実施の形態では、付勢スプリング241は廃トナー搬送部材220の進退方向に対して斜め方向に配設されているため、配設スペースの省スペース化を図ることができるほか、廃トナー搬送部材220の移動量に対して付勢スプリング241の伸縮量を小さく設定することが可能になり、その分、廃トナー搬送部材への駆動力負荷変動を緩和することができる点で好ましい。
今、図9及び図11(a)に示すように、感光体ドラム31上の残留トナーがクリーニングブレード210で掻き取られると、掻き取られた廃トナーTdはクリーニングブレード210上及びその近傍に堆積するが、掻き取られたトナーによって次々に押し出された後、廃トナー溜まり部213(本例ではブレードホルダ211内面が相当)上に廃トナーTdが堆積する。
このような状態において、今、廃トナー搬送部材220の駆動入力部222が図11(a)の位置にあるとすると、廃トナー搬送部材220は最進出位置に配設されることになる。
このとき、付勢スプリング241は廃トナー搬送部材220を駆動入力部222から離間する方向に付勢することになるが、廃トナー搬送部材220の駆動入力部222位置と付勢スプリング241のクリーニングハウジング201側の係止点位置との関係を調整することにより、付勢スプリング241の付勢力成分の一部が廃トナー搬送部材220の突出部223を廃トナー溜まり部213上の廃トナーに接触させる方向に作用するようにしておけば、廃トナー搬送部材220の突出部223は廃トナー溜まり部213上の廃トナーに接触する。
そして、廃トナー搬送部材220の駆動入力部222が最下点に達すると、廃トナー搬送部材220の姿勢は最も急傾斜状態になるが、廃トナー搬送部材220の突出部223と廃トナー溜まり部213との間の接触状態を保つという観点から、廃トナー搬送部材220のうち突出部223以外の部位が廃トナー溜まり部213と非接触にしておくことが効率的である。
この後、廃トナー搬送部材220の駆動入力部222が図11(c)の位置まで回転すると、廃トナー搬送部材220は次第に傾斜姿勢をゆるめながら更に後退移動する。このとき、付勢スプリング241は依然として廃トナー搬送部材220を廃トナー溜まり部213側に押し付けるように作用するため、廃トナー搬送部材220の突出部223は廃トナー溜まり部213に沿って廃トナーTdに対し接触移動し、廃トナーTdを廃トナー収容室203側に移動させる。
尚、本実施の形態では、図11(c)及び図12(a)に示すように、廃トナー搬送部材220が最後退位置に到達したとしても、廃トナー搬送部材220の突出部223は廃トナー溜まり部213の廃トナー収容室203寄り端部までは移動しないが、廃トナー溜まり部213の廃トナー収容室203寄り端部付近まで搬送された廃トナーは、後から搬送されてくる廃トナーによって押され、順次廃トナー収容室203へと収容されていく。
つまり、廃トナー搬送部材220は付勢スプリング241により所定方向に付勢されるため、廃トナー搬送部材220の駆動入力部222位置と付勢スプリング241のクリーニングハウジング201側係止点位置との関係に基づいて、廃トナー搬送部材220の配置姿勢が決定される。このとき、廃トナー搬送部材220が進出移動に移行する段階では、廃トナー搬送部材220の突出部223と廃トナー溜まり部213上の廃トナーとが非接触配置されるようなレイアウトにしておけばよい。
このとき、廃トナー搬送部材220は付勢スプリング241により付勢されており、廃トナー搬送部材220の駆動入力部222位置が上昇すると、廃トナー搬送部材220の配設位置は更に上昇することになるため、廃トナー搬送部材220の突出部223と廃トナー溜まり部213上の廃トナーとは非接触配置されたままである。
この後、図12(c)に示すように、廃トナー搬送部材220の駆動入力部222が上死点位置から下がる方向に回転すると、廃トナー搬送部材220は再び傾斜姿勢を変えながら進出移動していき、次第に廃トナー溜まり部213側に接近していく。そして、廃トナー搬送部材220が最進出位置に到達した時点で、廃トナー搬送部材220の突出部223は再び廃トナー溜まり部213上の廃トナーに対し接触配置される。
このように、廃トナー搬送部材220進出移動時には、廃トナー搬送部材220の突出部223が廃トナー溜まり部213上の廃トナーに対し非接触移動するため、廃トナー搬送部材220の進出動作に伴って廃トナー溜まり部213上の廃トナーが押し戻される事態は有効に回避され、廃トナーの搬送性が良好に保たれる。
以降、図11(a)〜(c)及び図12(a)〜(c)の挙動を繰り返す。
尚、本実施の形態では、廃トナー搬送部材220は後退移動時に全て廃トナー溜まり部213に接触移動する態様になっているが、これに限られるものではなく、例えば廃トナー搬送部材220は、後退移動領域のうち最初は廃トナー溜まり部213と非接触移動し、途中から接触移動するようにしてもよいことは勿論である。
また、本実施の形態では、廃トナー搬送部材220は開口224を有しているため、廃トナー搬送部材220による廃トナー搬送時に廃トナーが廃トナー搬送部材220上に堆積してしまう懸念がなく、また、空気抵抗による風圧で廃トナーが飛散するという懸念もない。
更に、本実施の形態では、廃トナー搬送部材220は、後退移動時に廃トナー溜まり部213に沿って接触移動するが、これに限られるものではなく、廃トナー溜まり部213とは非接触であるものの、廃トナー溜まり部213上の廃トナーに対し接触移動させるようにしてもよい。この場合、廃トナー搬送部材220が後退移動時に廃トナー溜まり部213に直接接触しないようになっているため、廃トナー搬送部材220の移動に伴って感光体ドラム31側に振動が不必要に伝達される懸念が少なくなる点で好ましい。
本実施の形態において、現像装置33、クリーニング装置34の駆動系300は適宜選定して差し支えないが、例えば以下のものが用いられる。
つまり、本実施の形態で用いられる駆動系300は、図13に示すように、現像装置33のうちトナー補給ユニット110、120の各被駆動要素と、クリーニング装置34としてのクリーニングユニット200の各駆動要素とを同一駆動源にて駆動する搬送駆動系301と、この搬送駆動系301とは別の駆動源を用いて現像装置33のうち現像ユニット100の各駆動要素を駆動する現像駆動系302とを備えている。
また、この搬送駆動系301は、同軸伝達ギア313にはサブトナー補給ユニット120のアジテータ123,124へつながる駆動伝達ギア319,320を噛合させるほか、クリーニングユニット200の回転駆動機構230の回転軸につながる駆動伝達ギア321をも噛合させるものである。
一方、現像駆動系302は、例えば感光体ドラム31と同軸に駆動伝達ギア331を設け、この駆動伝達ギア331には現像ロール103につながる駆動伝達ギア332を噛合させ、更に、この駆動伝達ギア332にはアイドラギア333を介して撹拌搬送オーガー105,104につながる駆動伝達ギア334,335を順次噛合させるものである。
尚、現像駆動系302の駆動源と搬送駆動系301の駆動源とは別である態様は勿論のこと、夫々が独立に駆動可能であれば同一駆動源を用いるようにしてもよい。
また、負荷変動の大きいトナー搬送部材や廃トナー搬送部材220と、回転精度の要求される感光体ドラム31や現像ロール103とを別駆動としたので、トナー搬送部材や廃トナー搬送部材220等の負荷変動に起因して生ずる振動が、感光体ドラム31や現像ロール103の回転に影響を与えることがなく、画像欠陥を未然に防止することができる。
更に、搬送駆動系301に、トナー補給ユニット110,120の各駆動要素への駆動が繋断可能な繋断要素(揺動ギアなど)を設けるようにすれば、トナー補給動作と切り離して廃トナー搬送動作のみを行うことができる。また、トナー補給ユニット110の駆動要素の一部、例えばディスペンスオーガー118への駆動が繋断可能な繋断要素を設けるようにすれば、ディスペンスオーガー118によるトナー補給動作を行わずに、トナー補給ユニット110,120内のアジテータ116,117,123,124によるトナーの撹拌搬送動作のみを行い、補給用トナーを定期的にほぐすようにすることも可能である。
図14(a)〜(c)は本発明が適用された現像装置の実施の形態2のトナー供給口周辺構造を示す。
同図において、トナー供給口周辺構造の基本的構成は、実施の形態1と略同様に、トナー供給口115の下端が現像剤収容室102に収容される現像剤Gの表面位置より下方に位置するように開口すると共に、ディスペンス室113内のトナー供給口115に面した部位でのトナー搬送方向と、現像剤収容室102のうちトナー供給口115に面した部位での現像剤搬送方向とを逆行させているが、実施の形態1と異なり、ディスペンスオーガー118のうちトナー供給口115に面した部位に軸方向に沿った押し出しパドル150を設けたものである。尚、実施の形態1と同様な構成要素については実施の形態1と同様な符号を付してここではその詳細な説明を省略する。以下の実施の形態についても同様である。
本実施の形態によれば、トナー供給口115付近では、実施の形態1と略同様に、トナーTと現像剤Gとによる循環流(α方向,β方向)が生じ、ディスペンス室113のトナー供給口115に面した領域(予備混合領域PM)でトナーTと現像剤Gとが予備混合される。このとき、予備混合領域PMでは、押し出しパドル150により補給用トナーT及び現像剤Gとが撹拌されながらトナー供給口115から現像剤収容室102へと押し出されるため、トナーTと現像剤Gとの予備混合性が向上する。
尚、本実施の形態に係る現像装置を用いてプロセスカートリッジ、画像形成装置を構築してもよいことは勿論である。このことは以下の実施の形態についても同様である。
図15(a)〜(c)は本発明が適用された現像装置の実施の形態2のトナー供給口周辺構造を示す。
同図において、トナー供給口周辺構造の基本的構成は、実施の形態1と略同様に、トナー供給口115の下端が現像剤収容室102に収容される現像剤Gの表面位置より下方に位置するように開口すると共に、トナー供給口115に面した部位でのトナー搬送方向と現像剤搬送方向を逆行させているが、実施の形態1と異なり、ディスペンスオーガー118のうちトナー供給口115に面した部位のオーガー羽根ピッチP2を他のオーガー羽根ピッチP1よりも広く設定したものである。本例では、P1は4〜8mm、P2はその1.2から2倍程度に設定され、供給するトナー量を元に、回転数を加味して適宜選定される。尚、アドミックスオーガー104のオーガー羽根ピッチP3はディスペンスオーガー118によるトナー搬送量等を考慮して適宜選定される。
本実施の形態によれば、トナー供給口115付近では、実施の形態1と略同様に、トナーTと現像剤Gとによる循環流(α方向,β方向)が生じ、ディスペンス室113のトナー供給口115に面した領域(予備混合領域PM)でトナーTと現像剤Gとが予備混合される。
このとき、予備混合領域PMでは、オーガー羽根ピッチP2が他のオーガー羽根ピッチP1より広く設定されているため、多くの現像剤Gを取り込むことが可能であり、その分、トナーTと現像剤Gとの予備混合性を向上させることができる。
図16は本発明が適用された現像装置の実施の形態4を示す説明図(図6に相当)である。
同図において、現像装置33の基本的構成は、実施の形態1と略同様であるが、トナー供給口115縁部に実施の形態1と異なる構造を付加したものである。
本実施の形態において、トナー供給口115縁部のうち、トナー供給口115に面した部位でのトナー搬送方向、現像剤搬送方向下流側縁部には、トナーT及び現像剤Gの夫々の搬送方向に対面する庇状返し部161,162が夫々突出して設けられている。
本実施の形態によれば、一方の庇状返し部161は現像剤収容室102側に突出し、現像剤収容室102の現像剤Gの一部をトナー供給口115側に受け入れるように働き、また、他方の庇状返し部162はディスペンス室113側に突出し、ディスペンス室113のトナーと現像剤との予備混合物をトナー供給口115側に吐出するように働く。
このため、現像剤Gの受け入れ動作(現像剤の逆流動作)、及び、予備混合後のトナー、現像剤の吐き出し動作(予備混合後のトナーの補給動作)がスムースに行われる。
尚、このような庇状返し部161,162は突出し過ぎると、もともとのトナーTの搬送動作、現像剤Gの搬送動作に支障をきたすことから、支障をきたさない範囲(例えば0.2mm〜2mm程度)で適宜選定されればよい。つまり、この庇状返し部161,162の突出量を適宜選定するようにすれば、現像剤Gの返し量が適宜設定され、これに伴って、トナーTと現像剤Gとの予備混合量が調整される。
図17及び図18は本発明が適用された現像装置の実施の形態5を示す。
同図において、現像装置33は、現像ユニット100とトナー補給ユニット170とをトナー供給口176を介して連通接続したものであるが、実施の形態1〜4と異なり、トナー補給ユニット170のうちトナー供給口176に面した部位でのトナー搬送方向が現像ユニット100の現像剤収容室102のうち現像ロール103の軸方向と異なる短手方向に沿っているものである。
すなわち、本実施の形態において、現像ユニット100は、実施の形態1と略同様な構成要素(現像ハウジング101,現像剤収容室102,現像ロール103,撹拌搬送オーガー104,105,仕切壁106,連通口107,108)を備えている。
一方、トナー補給ユニット170はトナーハウジング171を有し、このトナーハウジング171内に補給用トナーが収容されるトナー収容室172を設けると共に、このトナー収容室172内に撹拌搬送用のアジテータ173を配設し、更に、トナーハウジング171と現像ハウジング101の長手方向一側部には両者間を連結ダクト174にて連通接続すると共に、この連結ダクト174内にディスペンス室175を確保し、ディスペンス室175のトナーハウジング171側壁、現像ハウジング101側壁のうち連通口108の近傍に夫々ディスペンス入口開口176、トナー供給口177を開設し、更に、ディスペンス室175にトナーの定量補給用のディスペンスオーガー178を配設したものである。
特に、本実施の形態では、トナー供給口177は、その下端が現像剤収容室102に収容される現像剤Gの表面位置より下方に位置するように開口すると共に、ディスペンス室175内のトナー供給口177に面した部位でのトナー搬送方向と、現像剤収容室102のうちトナー供給口177に面した部位での現像剤搬送方向(連通口108を介してサプライオーガー105からアドミックスオーガー104に向かう方向に相当)とを逆行させているものである。
このとき、ディスペンス室175の端部がトナーのせき止め作用をすることから、トナー供給口177付近では、トナーTと現像剤収容室102の現像剤Gとが図に示すような循環流となり、ディスペンス室175内のトナー供給口177に面した部位が予備混合領域PMとして働き、トナーTと現像剤Gとが予備混合された後にトナー供給口177を通じて現像剤収容室102に供給される。
図19は本発明が適用された現像装置の実施の形態6を示す。
本実施の形態において、現像装置33の基本的構成は、実施の形態5と略同様であるが、実施の形態5と異なり、現像剤収容室102のうち現像ロール103の軸方向に沿う長手方向に対しトナー供給ユニット170の連結ダクト174を傾斜して配設し、更に、トナー収容室172内のアジテータ173を定量補給可能な撹拌搬送オーガーにて構成すると共に、連結ダクト174と現像ハウジング101との連結部位をトナー供給口177とし、連結ダクト174内のディスペンス室175にはディスペンスオーガーを配することなくトナー供給口177に補給用トナーTを押し出すようにしたものである。
ここで、トナー供給口177は、その下端が現像剤収容室102に収容される現像剤Gの表面位置より下方に位置するように開口すると共に、ディスペンス室175内のトナー供給口177に面した部位でのトナー搬送方向と、現像剤収容室102のうちトナー供給口177に面した部位での現像剤搬送方向(本例ではアドミックスオーガー104による現像剤搬送方向に相当)とを逆行させているものである。
尚、実施の形態5と同様な構成要素については実施の形態5と同様な符号を付してここではその詳細な説明を省略する。
このとき、ディスペンス室175の端部がトナーのせき止め作用をすることから、トナー供給口177付近では、トナーTと現像剤収容室102の現像剤Gとが図に示すような循環流となり、ディスペンス室175内のトナー供給口177に面した部位が予備混合領域PMとして働き、トナーTと現像剤Gとが予備混合された後にトナー供給口177を通じて現像剤収容室102に供給される。
尚、本実施の形態では、ディスペンス室175にディスペンスオーガーを配設していないが、必要に応じてディスペンスオーガーを配設することは何ら差し支えない。
Claims (18)
- トナー及びキャリアからなる現像剤が収容される現像剤収容室を有し、この現像剤収容室に現像剤撹拌搬送部材を配設すると共に、この現像剤撹拌搬送部材にて撹拌搬送された現像剤が担持搬送可能な現像剤担持体を配設した現像ユニットと、
補給用トナーが少なくとも収容されるトナー補給室を有し、このトナー補給室内にトナー搬送部材を配設すると共に、現像ユニットの現像剤収容室に対しトナー供給口を介してトナー補給室と連通するトナー補給ユニットとを備え、
トナー補給ユニットのトナー供給口は、その下端が現像剤収容室に収容される現像剤の表面位置よりも下方に位置するように開口し、
補給用トナーを現像剤収容室へ供給すると共に補給用トナー供給方向と逆行する方向に現像剤収容室の現像剤の一部を逆流させるものであることを特徴とする現像装置。 - 請求項1記載の現像装置において、
補給用トナーと現像剤収容室の現像剤との間に剪断力が生ずることを特徴とする現像装置。 - 請求項1記載の現像装置において、
トナー供給口を通じて現像剤収容室へ供給される補給用トナー搬送量は逆流する現像剤中のトナー搬送量よりも多いことを特徴とする現像装置。 - 請求項1記載の現像装置において、
トナー補給ユニット内の補給用トナーがトナー供給口から押し出される押圧分布は現像剤収容室の現像剤による内圧に比べて大きい部位と小さい部位とが混在していることを特徴とする現像装置。 - 請求項1記載の現像装置において、
トナー補給室のうちトナー供給口に面した部位でのトナー搬送方向と、現像剤収容室のうちトナー供給口に面した部位での現像剤搬送方向とが逆行していることを特徴とする現像装置。 - 請求項5記載の現像装置において、
トナー補給室のうちトナー供給口に面した部位でのトナー搬送方向は現像剤収容室のうち現像剤担持体の軸方向に沿う長手方向に沿っていることを特徴とする現像装置。 - 請求項5記載の現像装置において、
トナー補給室のうちトナー供給口に面した部位でのトナー搬送方向は現像剤収容室のうち現像剤担持体の軸方向と異なる短手方向に沿っていることを特徴とする現像装置。 - 請求項5記載の現像装置において、
トナー補給室のうちトナー供給口に面した部位でのトナー搬送方向は現像剤収容室のうち現像剤担持体の軸方向に沿う長手方向に対し傾斜していることを特徴とする現像装置。 - 請求項1記載の現像装置において、
トナー供給口は現像剤収容室の端部位置から離れた位置に開口していることを特徴とする現像装置。 - 請求項1記載の現像装置において、
トナー供給口縁部のうち、トナー供給口に面した部位でのトナー搬送方向、現像剤搬送方向下流側縁部には、トナー及び現像剤の夫々の搬送方向に対面する庇状返し部を設けたことを特徴とする現像装置。 - 請求項1記載の現像装置において、
トナー補給ユニットは、トナー供給口に面してトナー搬送部材を配設し、トナー搬送部材のうちトナー供給口に面した部位を予備混合可能な予備混合部としたことを特徴とする現像装置。 - 請求項11記載の現像装置において、
トナー補給室は、トナー供給口に面した部位に形成され且つ補給用トナーが定量的に補給可能なディスペンス室を有し、前記ディスペンス室にトナー搬送部材として定量補給用のディスペンス部材を配設すると共に、このディスペンス部材の一部に予備混合部を設けたことを特徴とする現像装置。 - 請求項12記載の現像装置において、
ディスペンス部材がオーガーにて構成され、このディスペンス部材のうちトナー供給口に面した部位に予備混合部としてせき止め用の羽根部材を設けたことを特徴とする現像装置。 - 請求項11記載の現像装置において、
ディスペンス部材がオーガーにて構成され、このディスペンス部材のうちトナー供給口に面した部位に予備混合部として軸方向に沿った羽根部材を設けたことを特徴とする現像装置。 - 請求項11記載の現像装置において、
ディスペンス部材がオーガーにて構成され、このディスペンス部材のうちトナー供給口に面した部位の羽根ピッチを他の部分よりも広く設定して予備混合部としたことを特徴とする現像装置。 - 画像形成装置本体に着脱自在に装着されるプロセスカートリッジにおいて、
像担持体と、この像担持体に対向配置され且つ像担持体上の静電潜像を可視像化可能な請求項1乃至15いずれかに記載の現像装置とを含むプロセスカートリッジ。 - 請求項16記載のプロセスカートリッジを備えた画像形成装置。
- 像担持体と、この像担持体に対向配置される請求項1乃至15いずれかに記載の現像装置とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
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