JP2010012717A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】画像形成剤を担持する剤担持体と、複数の開口部が形成され剤担持体に対向する開口部形成部材と、複数の開口部それぞれに対応させて開口部形成部材の剤担持体に対向する側の面の開口部周囲に設けられ剤担持体から画像形成剤を飛翔させる電界を形成する複数の飛翔電極と、剤担持体と開口形成部材との間に設けられ剤担持体上の画像形成剤をクラウド化するクラウド電極と、開口部形成部材を介して剤担持体に対向し剤担持体から飛翔した画像形成剤を引き寄せる電界を形成する対向電極とを備えた画像形成装置において、複数の開口部それぞれに対応させて上記対向する側の面の開口部周囲に飛翔電極を介して複数の外周電極を設け、対向電極と外周電極との間に飛翔した画像形成剤が外周電極側から開口部を通り対向電極側に向かって移行する電界を形成するように構成した。
【選択図】図1
Description
また、請求項2の発明は、請求項1の画像形成装置において、上記クラウド電極に対して画像形成剤が反発する力が作用する電圧Vsを該クラウド電極に印加し、上記飛翔電極に対し画像形成剤が上記開口部を通過可能な状態にするときに電圧Vc−onを印加し、上記外周電極に電圧Vgを印加し、上記対向電極に電圧Vpを印加するとき、画像形成剤が該開口部を通過可能な状態にするときの各電位の関係は、Vp>Vc−on>Vs>Vgであって、画像形成剤が負極性に帯電している場合は該電圧Vpの電位の絶対値がプラス電位側に高くなる設定であり、画像形成剤が正極性に帯電している場合は該電圧Vpの電位の絶対値がマイナス電位側に高くなる設定であることを特徴とするものである。
また、請求項3の発明は、請求項2の画像形成装置において、画像形成剤が上記開口部を通過不可能な状態にするときには、上記飛翔電極に対して電圧Vc−offを印加し、画像形成剤が該開口部を通過不可能な状態にするときの各電位の関係は、Vs>Vg、且つ、Vs>Vc−offであって、画像形成剤が負極性に帯電している場合は該電圧Vsの電位の絶対値がプラス電位側に高くなる設定であり、画像形成剤が正極性に帯電している場合は該電圧Vsの電位の絶対値がマイナス電位側に高くなる設定であることを特徴とするものである。
また、請求項4の発明は、請求項1の画像形成装置において、上記クラウド電極に対して画像形成剤が反発する力が作用する電圧Vsを該クラウド電極に印加し、上記飛翔電極に対し画像形成剤が上記開口部を通過可能な状態にするときに電圧Vc−onを印加し、上記外周電極に電圧Vgを印加し、上記対向電極に電圧Vpを印加するとき、上記剤担持体の表面及びクラウド電極近傍に画像形成剤が存在している状態で該飛翔電極側から該剤担持体側を見たときの画像形成剤による電位をVtとすると、画像形成剤が該開口部を通過可能な状態にするときの各電位の関係は、Vp>Vc−on>(Vs+Vt)>Vgであって、画像形成剤が負極性に帯電している場合は該電圧Vpの電位の絶対値がプラス電位側に高くなる設定であり、画像形成剤が正極性に帯電している場合は該電圧Vpの電位の絶対値がマイナス電位側に高くなる設定であることを特徴とするものである。
また、請求項5の発明は、請求項4の画像形成装置において、画像形成剤が上記開口部を通過不可能な状態にするときには、上記飛翔電極に対して電圧Vc−offを印加し、画像形成剤が該開口部を通過不可能な状態にするときの各電位の関係は、(Vs+Vt)>Vgであり、且つ、(Vs+Vt)>Vc−offであって、画像形成剤が負極性に帯電している場合は(Vs+Vt)の電位の絶対値がプラス電位側に高くなる設定であり、画像形成剤が正極性に帯電している場合は(Vs+Vt)の電位の絶対値がマイナス電位側に高くなる設定であることを特徴とするものである。
また、請求項6の発明は、請求項1、2、3、4または5の画像形成装置において、上記クラウド電極がワイヤー部材であることを特徴とするものである。
また、請求項7の発明は、請求項1、2、3、4、5または6の画像形成装置において、上記画像形成剤は磁性キャリアとトナーとからなる二成分画像形成剤であり、上記剤担持体は磁性部材を内包するマグネットローラであり、上記クラウド電極に交流成分を含む電圧を印加して、該剤担持体と該クラウド電極との間に電界を形成し、その電界によって該剤担持体上に担持されたトナーのクラウド化を行うように構成したことを特徴とするものである。
また、請求項8の発明は、請求項1、2、3、4、5または6の画像形成装置において、上記画像形成剤はトナーを含む一成分画像形成剤であり、上記クラウド電極に交流成分を含む電圧を印加して、上記剤担持体と該クラウド電極との間に電界を形成し、その電界によって該剤担持体上に担持されたトナーのクラウド化を行うように構成したことを特徴とするものである。
また、請求項9の発明は、請求項1、2、3、4、5または6の画像形成装置において、上記画像形成剤は磁性キャリアとトナーとからなる二成分画像形成剤であり、上記剤担持体にトナーを供給する、磁性部材を内包しローラ表面にトナーを担持するマグネットローラを有しており、上記クラウド電極に交流成分を含む電圧を印加して、該剤担持体と該クラウド電極との間に電界を形成し、その電界によって該剤担持体上に担持されたトナーのクラウド化を行うように構成したことを特徴とするものである。
また、請求項10の発明は、請求項1、2、3、4、5、6、7、8または9の画像形成装置において、上記複数の開口部それぞれに対応させて上記開口部形成部材の上記対向電極に対向する側の面における開口部周囲に個別背面電極が設けられており、上記飛翔電極と該個別背面電極とに常時同電位の電圧を印加するように構成したことを特徴とするものである。
また、請求項11の発明は、請求項10の画像形成装置において、上記飛翔電極と上記個別背面電極とが上記開口部の内壁面を介して導通していることを特徴とするものである。
また、請求項12の発明は、請求項10の画像形成装置において、上記飛翔電極と上記個別背面電極とが上記開口部の内壁面以外の箇所で導通していることを特徴とするものである。
また、請求項13の発明は、請求項1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11または12の画像形成装置において、異なる色の画像形成剤を記録部材上で重ね合わせて該記録部材上にカラー画像を形成するように構成したことを特徴とするものである。
以下、直接記録方式の画像形成装置に本発明を適用した第1の実施形態について図面を参照して説明する。図1は、本実施形態に係る画像形成装置の要部構成を示したものである。この要部構成においては、トナーTを担持するローラ状のトナー担持体1と、トナーTが付着させられる記録媒体3と、トナー担持体1と記録媒体3との間に配置された複数のトナー通過孔41を有するトナー制御手段4とを備えている。
次に、直接記録方式の画像形成装置に本発明を適用したの第2の実施の形態について図面を参照して説明する。図8は、本実施形態に係る画像形成装置の要部構成を示したものである。なお、実施形態1と共通する構成については、その説明を省略する。また、特に記載しない場合は、トナーTを負帯電トナーとする。
このトナー制御手段4は、図9(b)に示すように、絶縁基板(基材)45のトナー供給側(トナー担持体11側)面に、図4で説明したのと同様に、トナー通過孔41を囲む形で10〜100[μm]幅のリング状の制御電極42を設け、この制御電極42から20〜50[μm]の絶縁領域の間隔を置いて複数のトナー通過孔41に共通のバイアス電圧Vgを印加する共通電極43が空いたスペース全体を覆うようにベタ状に設けられている。
次に、直接記録方式の画像形成装置に本発明を適用したの第3の実施の形態について図面を参照して説明する。図13は、本実施形態に係る画像形成装置の要部構成を示したものである。なお、実施形態1や実施形態2などと共通する構成については、その説明を省略する。また、特に記載しない場合は、トナーTを負帯電トナーとする。
次に、直接記録方式の画像形成装置に本発明を適用したの第4の実施形態について図面を参照して説明する。図14は、実施形態1、2または3で示した要部構成を有する本実施形態に係る画像形成装置の模式的構成図である。この画像形成装置は、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の4色分のトナーのクラウド化とトナー制御手段4によるON/OFF制御とを行ってカラー画像を形成する画像形成装置の例である。
次に、直接記録方式の画像形成装置に本発明を適用したの第5の実施の形態について図面を参照して説明する。図15は、実施形態1、2または3で示した要部構成を有する本実施形態に係る画像形成装置の模式的構成図である。なお、実施形態4と符号が共通する部材など構成に関しては、その説明を省略する。この画像形成装置は、記録媒体を記録紙150として、記録紙150上に直接画像を形成する例である。つまり、ここでは、給紙部105から供給される記録紙150を紙搬送ベルト161に静電的に吸着してトナー供給ユニット100の領域を通過させ、トナー制御手段104の画像に応じたON/OFF制御によって記録紙150上に直接カラー画像を形成する。
また、各実施形態によれば、クラウド電極に対してトナーが反発する力が作用する電圧Vsをクラウド電極に印加し、制御電極に対しトナーがトナー通過孔を通過可能な状態にするときの電圧Vc−onを印加し、共通電極に電圧Vgを印加し、背面電極に電圧Vpを印加するとき、トナーがトナー通過孔を通過可能な状態にするときの各電位の関係は、Vp>Vc−on>Vs>Vgであって、トナーが負極性に帯電している場合は電圧Vpの電位の絶対値がプラス電位側に高くなる設定であり、トナーが正極性に帯電している場合は電圧Vpの電位の絶対値がマイナス電位側に高くなる設定である。これにより、背面電極とトナー担持体との間に直接形成される電気力線が低減され、背面電極とトナー制御手段に設けた制御電極外側の共通電極との間に電気力線を形成することができる。よって、トナーを吸引する電圧が印加されるトナー制御手段に設けた制御電極へのトナー付着を大幅に低減できて、制御電位が安定する。
また、各実施形態によれば、制御電極に対してトナーがトナー通過孔を通過不可能な状態にするときの電圧Vc−offを印加し、トナーがトナー通過孔を通過不可能な状態にするときの各電位の関係は、Vs>Vg、且つ、Vs>Vc−offであって、トナーが負極性に帯電している場合は電圧Vsの電位の絶対値がプラス電位側に高くなる設定であり、トナーが正極性に帯電している場合は電圧Vsの電位の絶対値がマイナス電位側に高くなる設定である。これにより、トナーがトナー通過孔を通過しないようにする制御が良好に行える。
また、各実施形態によれば、クラウド電極に対してトナーが反発する力が作用する電圧Vsをクラウド電極に印加し、制御電極に対しトナーがトナー通過孔を通過可能な状態にするときの電圧Vc−onを印加し、共通電極に電圧Vgを印加し、背面電極に電圧Vpを印加し、トナー担持体の表面及びクラウド電極近傍にトナーが存在している状態で制御電極側からトナー担持体側を見たときのトナーによる電位をVtとすると、トナーがトナー通過孔を通過可能な状態にするときの各電位の関係は、Vp>Vc−on>(Vs+Vt)>Vgであって、トナーが負極性に帯電している場合は電圧Vpの電位の絶対値がプラス電位側に高くなる設定であり、トナーが正極性に帯電している場合は電圧Vpの電位の絶対値がマイナス電位側に高くなる設定である。このように、トナー担持体表面のトナーが飛翔することによる電位も考慮して各電極の電位を適正に設定することで、印刷速度が速い供給トナー量が多い場合、またトナーの帯電電荷量が大きい場合においても、制御電極などへのトナー付着の低減やトナー利用効率の向上などが図れ、高濃度、高速印刷の画像形成装置を実現することができる。
また、各実施形態によれば、制御電極に対してトナーがトナー通過孔を通過不可能な状態にするときの電圧Vc−offを印加し、トナーがトナー通過孔を通過不可能な状態にするときの各電位の関係は、(Vs+Vt)>Vgであり、且つ、(Vs+Vt)>Vc−offであって、トナーが負極性に帯電している場合は(Vs+Vt)の電位の絶対値がプラス電位側に高くなる設定であり、トナーが正極性に帯電している場合は(Vs+Vt)の電位の絶対値がマイナス電位側に高くなる設定である。これにより、トナーの帯電電荷量が大きい場合などにおいても、トナーがトナー通過孔を通過しないようにする制御が良好に行える。
また、各実施形態によれば、上記クラウド電極がワイヤー部材であることで、簡単な構成でトナー担持体に担持されたトナーをクラウド化することができ、装置の小型化や低コスト化を図ることができる。
また、実施形態2などによれば、複数のトナー通過孔それぞれに対応させてトナー制御手段の背面電極に対向する側の面におけるトナー通過孔周囲に個別背面電極が設けられており、制御電極と個別背面電極とに常時、同電位の電圧を印加するように構成した。これにより、上述したようにトナーを印写面に飛翔させる電界の強度を保ち、且つ、トナー通過孔の穴径に対して形成ドット径を小さくして高解像度の画像が得られ、しかもドライバコストの上昇を抑えることができる。
また、実施形態3などによれば、制御電極と個別背面電極とがトナー通過孔の内壁面を介して導通している。これにより、簡単な構成で制御電極に印加される電圧Vcと個別背面電極に印加される電圧Vrとを常に同じ電圧にすることができる。
また、実施形態3などによれば、制御電極と個別背面電極とがトナー通過孔の内壁面以外の箇所で導通していることで、簡単な構成で制御電極に印加される電圧Vcと個別背面電極に印加される電圧Vrとを常に同じ電圧にすることができ、さらに上述したように、トナーを飛翔させるためのループ状電気力線の歪みが抑えられ、トナーの飛翔にとっては印写面への飛翔経路の曲がりが減少し、ドット品質が向上する。
また、実施形態4及び5によれば、異なる色の画像形成剤であるトナーを記録部材である記録媒体上で重ね合わせて記録媒体上にカラー画像を形成するように構成した、本発明を適用する直接記録方式の画像形成装置によってカラー画像を形成することで、上述したように高画質のカラー画像を得ることができる。
また、本発明を適用する直接記録方式の画像形成装置に設けられる上述したトナー供給ユニットとして、上記画像形成剤が磁性キャリアとトナーとからなる二成分画像形成剤である二成分記録剤であり、トナー担持体は磁性部材である磁石を内包するマグネットローラであるマグブラシローラであり、クラウド電極に交流成分を含む電圧を印加して、トナー担持体とクラウド電極との間に電界を形成し、その電界によってトナー担持体上に担持されたトナーのクラウド化を行うように構成したトナー供給ユニットを用いるのが好適である。
また、本発明を適用する直接記録方式の画像形成装置に設けられる上述したトナー供給ユニットとして、上記画像形成剤がトナーを含む一成分画像形成剤である一成分記録剤であり、クラウド電極に交流成分を含む電圧を印加して、トナー担持体とクラウド電極との間に電界を形成し、その電界によってトナー担持体上に担持されたトナーのクラウド化を行うように構成したトナー供給ユニットを用いるのが好適である。
また、本発明を適用する直接記録方式の画像形成装置に設けられる上述したトナー供給ユニットとして、上記画像形成剤が磁性キャリアとトナーとからなる二成分画像形成剤である二成分記録剤であり、トナー担持体にトナーを供給する、磁性部材である磁石を内包しローラ表面にトナーを担持するマグネットローラであるマグブラシローラを有しており、クラウド電極に交流成分を含む電圧を印加して、トナー担持体とクラウド電極との間に電界を形成し、その電界によってトナー担持体上に担持されたトナーのクラウド化を行うように構成したトナー供給ユニットを用いるのが好適である。
3 記録媒体
4 トナー制御手段
11 クラウド電極
31 背面電極
41 トナー通過孔
42 制御電極
43 共通電極
44 個別背面電極
45 絶縁基板
46 導通パターン
100 トナー供給ユニット
101 トナー担持体
103 中間転写記録体
104 トナー制御手段
105 給紙部
106 ピックアップローラ
107 転写ローラ
108 定着ユニット
111 クラウド電極
113 トナー補給ローラ
114 ブレード
131 背面電極
135 クリーニングユニット
150 記録紙
161 紙搬送ベルト
164 ガイド
165 レジストローラ
201 記録剤収容部
202 攪拌搬送スクリュー
203 トナー補給口
204 マグブラシローラ
205 記録剤層規制部材
211 電圧印加手段
220 帯電ローラ
501 トナー担持ローラ
502 孔
503 フレキシブルプリント基板
504 飛翔電極
506 対向電極
507 記録紙
Claims (13)
- 画像形成剤を担持する剤担持体と、
複数の開口部が形成され、該剤担持体に対向するように配設された開口部形成部材と、
該複数の開口部それぞれに対応させて該開口部形成部材の該剤担持体に対向する側の面における開口部周囲に設けられ、該剤担持体から画像形成剤を選択的に飛翔させるような電界を形成するための複数の飛翔電極と、
該剤担持体と該開口形成部材との間に設けられ該剤担持体に担持された画像形成剤を静電気力によってクラウド化するためのクラウド電極と、
該開口部形成部材を介して該剤担持体に対向するように配設され、該剤担持体から飛翔した画像形成剤を引き寄せるような電界を形成するための対向電極とを備え、
画像情報に基づいて、該飛翔電界の形成によって該剤担持体から選択的に飛翔させた画像形成剤を、該開口部を通して該対向電極側に移行させた後、記録部材上に付着させて画像を形成する画像形成装置において、
該複数の開口部それぞれに対応させて該対向する側の面における開口部周囲に該飛翔電極を介して設けられた複数の外周電極を有しており、
該対向電極と該外周電極との間に、該飛翔した画像形成剤が該外周電極側から該開口部を通り該対向電極側に向かって移行するような電界を形成するように構成したことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1の画像形成装置において、
上記クラウド電極に対して画像形成剤が反発する力が作用する電圧Vsを該クラウド電極に印加し、上記飛翔電極に対し画像形成剤が上記開口部を通過可能な状態にするときに電圧Vc−onを印加し、上記外周電極に電圧Vgを印加し、上記対向電極に電圧Vpを印加するとき、画像形成剤が該開口部を通過可能な状態にするときの各電位の関係は、Vp>Vc−on>Vs>Vgであって、画像形成剤が負極性に帯電している場合は該電圧Vpの電位の絶対値がプラス電位側に高くなる設定であり、画像形成剤が正極性に帯電している場合は該電圧Vpの電位の絶対値がマイナス電位側に高くなる設定であることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項2の画像形成装置において、
画像形成剤が上記開口部を通過不可能な状態にするときには、上記飛翔電極に対して電圧Vc−offを印加し、画像形成剤が該開口部を通過不可能な状態にするときの各電位の関係は、Vs>Vg、且つ、Vs>Vc−offであって、画像形成剤が負極性に帯電している場合は該電圧Vsの電位の絶対値がプラス電位側に高くなる設定であり、画像形成剤が正極性に帯電している場合は該電圧Vsの電位の絶対値がマイナス電位側に高くなる設定であることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1の画像形成装置において、
上記クラウド電極に対して画像形成剤が反発する力が作用する電圧Vsを該クラウド電極に印加し、上記飛翔電極に対し画像形成剤が上記開口部を通過可能な状態にするときに電圧Vc−onを印加し、上記外周電極に電圧Vgを印加し、上記対向電極に電圧Vpを印加するとき、上記剤担持体の表面及びクラウド電極近傍に画像形成剤が存在している状態で該飛翔電極側から該剤担持体側を見たときの画像形成剤による電位をVtとすると、画像形成剤が該開口部を通過可能な状態にするときの各電位の関係は、Vp>Vc−on>(Vs+Vt)>Vgであって、画像形成剤が負極性に帯電している場合は該電圧Vpの電位の絶対値がプラス電位側に高くなる設定であり、画像形成剤が正極性に帯電している場合は該電圧Vpの電位の絶対値がマイナス電位側に高くなる設定であることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項4の画像形成装置において、
画像形成剤が上記開口部を通過不可能な状態にするときには、上記飛翔電極に対して電圧Vc−offを印加し、画像形成剤が該開口部を通過不可能な状態にするときの各電位の関係は、(Vs+Vt)>Vgであり、且つ、(Vs+Vt)>Vc−offであって、画像形成剤が負極性に帯電している場合は(Vs+Vt)の電位の絶対値がプラス電位側に高くなる設定であり、画像形成剤が正極性に帯電している場合は(Vs+Vt)の電位の絶対値がマイナス電位側に高くなる設定であることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1、2、3、4または5の画像形成装置において、
上記クラウド電極がワイヤー部材であることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1、2、3、4、5または6の画像形成装置において、
上記画像形成剤は磁性キャリアとトナーとからなる二成分画像形成剤であり、
上記剤担持体は磁性部材を内包するマグネットローラであり、
上記クラウド電極に交流成分を含む電圧を印加して、該剤担持体と該クラウド電極との間に電界を形成し、その電界によって該剤担持体上に担持されたトナーのクラウド化を行うように構成したことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1、2、3、4、5または6の画像形成装置において、
上記画像形成剤はトナーを含む一成分画像形成剤であり、
上記クラウド電極に交流成分を含む電圧を印加して、上記剤担持体と該クラウド電極との間に電界を形成し、その電界によって該剤担持体上に担持されたトナーのクラウド化を行うように構成したことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1、2、3、4、5または6の画像形成装置において、
上記画像形成剤は磁性キャリアとトナーとからなる二成分画像形成剤であり、
上記剤担持体にトナーを供給する、磁性部材を内包しローラ表面にトナーを担持するマグネットローラを有しており、
上記クラウド電極に交流成分を含む電圧を印加して、該剤担持体と該クラウド電極との間に電界を形成し、その電界によって該剤担持体上に担持されたトナーのクラウド化を行うように構成したことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1、2、3、4、5、6、7、8または9の画像形成装置において、
上記複数の開口部それぞれに対応させて上記開口部形成部材の上記対向電極に対向する側の面における開口部周囲に個別背面電極が設けられており、
上記飛翔電極と該個別背面電極とに常時同電位の電圧を印加するように構成したことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項10の画像形成装置において、
上記飛翔電極と上記個別背面電極とが上記開口部の内壁面を介して導通していることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項10の画像形成装置において、
上記飛翔電極と上記個別背面電極とが上記開口部の内壁面以外の箇所で導通していることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11または12の画像形成装置において、
異なる色の画像形成剤を記録部材上で重ね合わせて該記録部材上にカラー画像を形成するように構成したことを特徴とする画像形成装置。
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