JP2015087761A - Image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、画像形成装置に関する。 The present invention relates to an image forming apparatus.
従来の電子写真方式を用いる画像形成装置は、静電潜像担持体、これに作用する帯電部材、現像剤担持体、及びクリーニング機構等を一体とした現像装置を搭載し、電子写真方式を用いて記録媒体に現像剤像を形成している。
一般に、現像装置は、静電潜像担持体としての感光ドラム上に、現像剤であるトナーを現像させるための現像剤担持体としての現像ローラを有する。現像ローラは、感光ドラム上に形成された静電潜像にトナーを付着させるため、感光ドラムに当接する位置に配置され、駆動装置により回転される。例えば、感光ドラム及び現像ローラは、その一端にギア又はカップリングを備え、モータ等の駆動源に連結されて回転するように構成されている(例えば、特許文献1参照)。
A conventional image forming apparatus using an electrophotographic system is equipped with a developing device in which an electrostatic latent image carrier, a charging member acting on the electrostatic latent image carrier, a developer carrier, and a cleaning mechanism are integrated, and uses an electrophotographic system. Thus, a developer image is formed on the recording medium.
Generally, a developing device has a developing roller as a developer carrying member for developing toner as a developer on a photosensitive drum as an electrostatic latent image carrying member. The developing roller is disposed at a position in contact with the photosensitive drum to rotate the electrostatic latent image formed on the photosensitive drum, and is rotated by a driving device. For example, the photosensitive drum and the developing roller have a gear or a coupling at one end thereof, and are configured to rotate by being connected to a driving source such as a motor (for example, see Patent Document 1).
しかし、従来の画像形成装置では、画像品質が低下することがあった。具体的には、像担持体上に現像剤担持体により現像剤が付着される際に、現像剤担持体の振動によって、形成された画像上にピッチムラ(以降、ジッタという)が発生し、画像品質が低下するおそれがあった。
そこで、本発明は、画像品質の低下を防ぐことを目的とする。
However, in the conventional image forming apparatus, the image quality may be deteriorated. Specifically, when the developer is attached to the image carrier by the developer carrier, pitch unevenness (hereinafter referred to as jitter) occurs on the formed image due to the vibration of the developer carrier. There was a risk of quality degradation.
Therefore, an object of the present invention is to prevent a decrease in image quality.
本発明の一態様に係る画像形成装置は、像担持体と、前記像担持体に現像剤を供給する現像剤担持体と、を備え、前記現像剤担持体は、弾性層を有し、前記弾性層の厚さが2.5mm以下であり、かつ、前記弾性層のMD−1硬度が40度以上であることを特徴とする。 An image forming apparatus according to an aspect of the present invention includes an image carrier and a developer carrier that supplies a developer to the image carrier, and the developer carrier has an elastic layer, and The thickness of the elastic layer is 2.5 mm or less, and the MD-1 hardness of the elastic layer is 40 degrees or more.
本発明の一態様によれば、画像品質が向上する。 According to one embodiment of the present invention, image quality is improved.
実施の形態1.
(構成の説明)
図1は、実施の形態1に係る画像形成装置100の構成を概略的に示す断面図である。
画像形成装置100は、媒体収容部101と、搬送ローラ102a、102b、102cと、転写ローラ103と、LEDヘッド104と、定着器105と、現像装置110とを備える。なお、図1の括弧内の符号は、実施の形態2における構成を示している。
(Description of configuration)
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of an
The
媒体収容部101は、記録媒体としての用紙を収容する。
搬送ローラ102a、102b、102cは、用紙を搬送する。
転写ローラ103は、現像装置110で形成された現像剤像としてのトナー像を用紙に転写する。
LEDヘッド104は、後述する感光ドラム131に露光を行うことで、感光ドラム131上に静電潜像を形成する。
定着器105は、用紙に転写されたトナー像を定着させる。
現像装置110は、トナー像を形成する。
The
The
The
The
The
The developing
図2は、現像装置110の構成を概略的に示す断面図である。
現像装置110は、現像剤収容部としてのトナー収容部120と、第1のユニットとしてのドラムユニット130と、第2のユニットとしての現像ユニット140とを備える。
FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the developing
The developing
トナー収容部120は、トナー121を収容する。
ドラムユニット130は、現像ユニット140からトナーを受け取り、トナー像を形成する。
現像ユニット140は、トナー収容部120からトナーの供給を受け、ドラムユニット130に供給されたトナーを与える。
ここで、トナー収容部120は、現像ユニット140に対して着脱自在にされている。ドラムユニット130及び現像ユニット140は、それぞれ画像形成装置100から着脱自在にされている。
The
The
The developing
Here, the
ドラムユニット130は、感光ドラム131と、帯電ローラ132と、クリーニングローラ133と、クリーニングブレード134と、ドラムユニットケーシング135とを備える。
感光ドラム131は、静電潜像及びトナー像が形成される像担持体である。
帯電ローラ132は、感光ドラム131の表面を帯電させる帯電部材である。
クリーニングローラ133は、帯電ローラ132に付着したトナー121及びその外添剤を除去する。
クリーニングブレード134は、感光ドラム131上の転写残トナーを掻き落とす。
クリーニングローラ133及びクリーニングブレード134は、不要なトナーを除去するためのクリーニング機構である。
ドラムユニットケーシング135は、感光ドラム131、帯電ローラ132、クリーニングローラ133及びクリーニングブレード134を収容するケースであって、ドラムユニット130を、画像形成装置100に対して着脱自在にする。
The
The
The
The
The
The
The
現像ユニット140は、補給ローラ141と、第1の攪拌部材142Aと、第2の攪拌部材142Bと、第1の供給ローラ143Aと、第2の供給ローラ143Bと、現像ブレード144と、現像ローラ145と、現像ユニットケーシング146とを備える。
The developing
補給ローラ141は、トナー収容部120から供給されるトナー121を、現像ユニット140の内部に補給する補給部材である。
第1の攪拌部材142A及び第2の攪拌部材142Bは、現像ユニット140の内部のトナー121を撹拌する撹拌部材である。例えば、第1の攪拌部材142A及び第2の攪拌部材142Bは、クランク形状のバーにより構成され、図示破線上を矢印方向に回転する。
第1の供給ローラ143A及び第2の供給ローラ143Bは、現像ローラ145にトナーを供給する供給部材である。
現像ブレード144は、現像ローラ145に供給されたトナー121の厚さを規制し、現像ローラ145にトナー121の薄層を形成する規制部材である。
現像ローラ145は、感光ドラム131にトナーを供給する現像剤担持体である。例えば、現像ローラ145は、感光ドラム131に対向して配置され、感光ドラム131の表面に形成された静電潜像にトナーを付着させる。
現像ユニットケーシング146は、補給ローラ141、第1の攪拌部材142A、第2の攪拌部材142B、第1の供給ローラ143A、第2の供給ローラ143B、現像ブレード144及び現像ローラ145を収容するケースであって、現像ユニット140を、画像形成装置100に対して着脱自在にする。
The
The first stirring
The
The developing
The developing
The developing
図3は、画像形成装置100における制御系の構成を概略的に示すブロック図である。
制御部150は、画像形成装置100における処理の全体を制御する。例えば、制御部150は、図示されていない上位装置からインターフェイス制御部(以下、I/F制御部という)151を介して、画像形成データとしての印刷データ及び制御コマンドを受信して、画像形成装置100全体のシーケンスを制御して、印刷動作(画像形成動作)を行う。ここで、制御部150は、マイクロプロセッサ、ROM、RAM及び入出力ポート等によって構成され、予め定められたプログラムを実行することにより処理を行う。
FIG. 3 is a block diagram schematically showing the configuration of the control system in the
The
受信メモリ152は、上位装置からI/F制御部151を介して入力された印刷データを一時的に記憶する。
画像データ編集メモリ153は、受信メモリ152に記憶された印刷データを受け取るとともに、その印刷データを編集処理することによって形成された画像データ、すなわちイメージデータを記憶する。
操作部154は、操作者からの操作の入力を受ける入力部及び操作者に情報を表示する表示部を備える。例えば、操作部154は、画像形成装置100の状態を表示するためのLED、並びに、画像形成装置100において操作者からの指示を受けるスイッチ及び表示画面を備える。
センサ群155は、画像形成装置100の動作状態を監視するための各種センサである。例えば、センサ群155には、用紙位置検出センサ、温湿度センサ、印刷濃度センサ及びトナー残量検知センサ等のセンサが含まれる。
The
The image
The
The
現像ローラ用電源156は、現像ローラ145に電圧を印加する。現像ローラ145に電圧が印加されることで、感光ドラム131の表面に形成された静電潜像に、現像ローラ145が担持するトナー121を付着させることができる。
供給ローラ用電源157は、第1の供給ローラ143A及び第2の供給ローラ143Bに電圧を印加する。これにより、第1の供給ローラ143A及び第2の供給ローラ143Bから現像ローラ145にトナー121を供給することができる。
帯電ローラ用電源158は、制御部150の指示によって、帯電ローラ132に電圧を印加する。これにより、感光ドラム131の表面を帯電させることができる。
現像ブレード用電源159は、現像ブレード144に電圧を印加する。これにより、現像ローラ145の表面にトナー121の薄層を形成することができる。
転写ローラ用電源160は、転写ローラ103に電圧を印加する。これにより、感光ドラム131の表面に形成されたトナー像を記録媒体に転写することができる。
なお、現像ローラ用電源156、供給ローラ用電源157、帯電ローラ用電源158、現像ブレード用電源159及び転写ローラ用電源160は、制御部150の指示によって、印加する電圧を変更することができる。
The developing
The supply
The charging
The developing
The transfer
The developing
ヘッド駆動制御部161は、画像データ編集メモリ153に記憶されたイメージデータをLEDヘッド104に送り、そのLEDヘッド104を駆動する。
定着制御部162は、転写されたトナー像を記録媒体に定着するために、定着手段としての定着器105に電圧を印加する。例えば、定着器105は、記録媒体上のトナー121を溶融させるためのヒーター及び温度を検出するための温度センサ等を備えている。定着制御部162は、その温度センサのセンサ出力を読み込み、センサ出力に基づいてヒーターを通電させ定着器105が一定の温度になるように制御する。
搬送モータ制御部163は、記録媒体を搬送するための用紙搬送モータ164の制御を行う。例えば、搬送モータ制御部163は、制御部150からの指示に応じて、予め定められたタイミングで記録媒体を搬送したり停止させたりする。
駆動制御部165は、現像ローラ145及び感光ドラム131等を回転させるための駆動モータ166の駆動を制御する。
The
The fixing
The transport
The
次に、現像装置110の駆動方法について説明する。
図4は、ドラムユニット130と現像ユニット140との取り付け構造を示す概略図である。
図4において、長鎖線で示されている現像ユニット140には、第1のポスト147a及び第2のポスト147bが形成されている。ドラムユニット130には、第1のポスト受け136a及び第2のポスト受け136bが形成されている。そして、第1のポスト147a及び第2のポスト147bを、それぞれ第1のポスト受け136a及び第2のポスト受け136bに挿入することで、ドラムユニット130は、現像ユニット140を水平に保持することができる。
Next, a method for driving the developing
FIG. 4 is a schematic diagram showing a mounting structure between the
In FIG. 4, a
また、ドラムユニット130に形成された第1のホルダ137と、現像ユニット140に形成された第2のホルダ148との間に、バネ170が掛けられている。バネ170は、弾性を有し、第1のホルダ137及び第2のホルダ148の少なくとも何れか一方を付勢することにより、感光ドラム131及び現像ローラ145を接触させる付勢部材である。実施の形態1では、バネ170は、現像ローラ145を感光ドラム131の方に付勢することにより、感光ドラム131に対して、現像ローラ145を所定の圧力で押し付けている。なお、バネ170は、バネ170が縮む方向に弾性力が生ずるように、一端が第1のホルダ137に掛けられ、他端が第2のホルダ148に掛けられている。
A
感光ドラム131は、感光ドラム131の一端に設けられたドラムカップリング受容部180に駆動力が伝達されることで回転させられる。帯電ローラ132は、感光ドラム131の回転に伴い回転する。また、帯電ローラ132とクリーニングローラ133との一端には、図示しないギアが装着されており、そのギアにより、クリーニングローラ133は、帯電ローラ132に対して周速差を持って回転する。
The
現像ローラ145と第1の供給ローラ143Aは、現像ユニットカップリング受容部190aに駆動力が伝達されることで回転させられる。このとき、現像ユニットカップリング受容部190aが設けられている一端に対する他端には、現像ユニットアイドルギア190bが設けられている(図5参照)。現像ユニットアイドルギア190bは、後述する現像ローラギア145a及び第1の供給ローラギア143Aaと噛み合っている。
なお、ドラムカップリング受容部180は、ドラムユニットケーシング135によって支持され、現像ユニットカップリング受容部190aは、現像ユニットケーシング146(図2参照)によって支持されている。
The developing
The drum
駆動力の伝達経路について、図5と図6とを用いて説明する。
図5は、画像形成装置100における駆動機構を、感光ドラム131及び現像ローラ145の軸線に対して垂直方向から見た概略図である。図6は、画像形成装置100における駆動機構を、感光ドラム131及び現像ローラ145の軸線方向から見た概略図である。なお、図6における実線矢印は回転方向を、破線矢印は駆動の伝達経路を示している。
The driving force transmission path will be described with reference to FIGS.
FIG. 5 is a schematic view of the driving mechanism in the
図5に示されているように、駆動源である駆動モータ166の回転駆動力は、第1のギアとしての駆動モータギア166aと、第1のカップリング部材としてのドラムカップリング181とを介して、感光ドラム131に伝達される。また、駆動源である駆動モータ166の回転駆動力は、駆動モータギア166aと、第2のカップリング部材としての現像ユニットカップリング191と、連結部材190と、第5のギアとしての現像ローラギア145aとを介して、現像ローラ145に伝達される。
図5に示されているように、駆動モータ166の回転軸には、駆動モータギア166aが連結されている。ドラムカップリング181の一端には、第2のギアとしてのドラムギア181aが設けられており、その他端には、第1の嵌合穴としてのドラム嵌合穴181bが設けられている(図6参照)。現像ユニットカップリング191の一端には、第3のギアとしての現像ユニットギア191aが設けられており、その他端には、第2の嵌合穴としての連結嵌合穴191bが設けられている(図6参照)。連結部材190の一端には、第2のカップリング受容部としての現像ユニットカップリング受容部190aが設けられており、その他端には、第4のギアとしての現像ユニットアイドルギア190bが設けられている。
ドラムギア181aと現像ユニットギア191aとは、駆動モータギア166aと噛み合っており、駆動モータギア166aの回転に伴って、図6に示されている矢印方向に回転する。なお、ドラムカップリング181と現像ユニットカップリング191とは、画像形成装置100に配設されており、画像形成装置100の側面プレート100aに支持されている。
As shown in FIG. 5, the rotational driving force of the
As shown in FIG. 5, the
The
現像装置110が画像形成装置100に搭載されると、ドラムカップリング181のドラム嵌合穴181bは、第1のカップリング受容部としてのドラムカップリング受容部180と嵌合する。これにより、ドラムカップリング受容部180に連結されている感光ドラム131と、ドラムカップリング181とは、図6に示されている矢印方向に回転する。
また、現像ユニットカップリング191の連結嵌合穴191bは、連結部材190の現像ユニットカップリング受容部190aと嵌合する。連結部材190の他端に設けられている現像ユニットアイドルギア190bは、現像ローラ145の一端に設けられている現像ローラギア145aと噛み合っている。これにより、現像ローラ145と、連結部材190と、現像ユニットカップリング191とは、図6に示されている矢印方向に回転する。
When the developing
Further, the coupling
図6に示されているように、現像ローラ145の一端には現像ローラギア145aが設けられており、第1の供給ローラ143Aの一端には第1の供給ローラギア143Aaが設けられている。現像ユニットアイドルギア190bは、現像ローラギア145a及び第1の供給ローラギア143Aaと噛み合っており、現像ユニットカップリング受容部190aの回転に伴って、現像ローラ145と第1の供給ローラ143Aは、図6に示されている矢印方向に回転する。
図6に示されているように、第1の供給ローラギア143Aaと、第2の供給ローラ143Bの一端に設けられた第2の供給ローラギア143Baとの間には、アイドルギア192が介在し、第1の供給ローラ143Aと第2の供給ローラ143Bを同方向に回転させる。
As shown in FIG. 6, a developing
As shown in FIG. 6, an
図5及び図6に示されているように、感光ドラム131を回転させるための像担持体用ギアとしてのギア181aと、現像ローラ145を回転させるための現像剤担持体用ギアとしてのギア145a、190b、191aとは、直接噛み合っておらず、駆動源である駆動モータ166に形成された駆動モータギア166aに噛み合っている。このため、感光ドラム131を回転させるための駆動力と、現像ローラ145を回転させるための駆動力とが別々に入力されている。ジッタの原因の一つに、ギアの噛み合い振動による回転ムラが考えられるが、このように、感光ドラム131を回転させるための像担持体用ギアと、現像ローラ145を回転させるための現像剤担持体用ギアとが直接噛み合わないようにすることで、ギアの噛み合い振動による回転ムラを原因とするジッタを抑えることができる。なお、駆動源である駆動モータを複数設けて、感光ドラム131を回転させるための像担持体用ギアと、現像ローラ145を回転させるための現像剤担持体用ギアを、それぞれ別の駆動モータに形成された駆動モータギアに噛み合わせることで、より回転ムラを抑えることもできる。
As shown in FIGS. 5 and 6, a
ここで、現像装置110の主な構成要素について、詳細に説明する。
実施の形態1で使用されるトナー121は、乳化重合法で製造され、バインダーとしてスチレン−アクリル樹脂を用いた非磁性一成分の負帯電性トナーである。トナー121の体積平均粒径は、6.8μm、円形度0.97である。なお、体積平均粒径の測定には、コールター社製コールターマルチサイザー2を使用した。また、円形度の測定は、シスメックス社製フロー式粒子像分析装置FPIA−3000を使用した。
Here, main components of the developing
The
図7は、現像ローラ145の構成を概略的に示す断面図である。
現像ローラ145は、軸としての導電性の芯金145b上に、弾性層145cを配した構成となっている。なお、芯金145bは、中実のSUM材(硫黄及び硫黄複合快削鋼鋼材)とした。弾性層145cの材料としては、シリコーンゴム、ウレタン等の一般的なゴム材料が使用可能である。具体的には、弾性層145cは、ポリエーテル系ポリオール及び脂肪族系イソシアネートをベースポリマーとして形成した。また、弾性層145cの抵抗値調整のため、導電剤として、例えばアセチレンブラック及びケッチェンブラック等のカーボンブラックが添加されている。
FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the developing
The developing
また、トナー121を現像ローラ145の表面に適切に担持させるため、現像ローラ145の弾性層145cの表面にイソシアネート処理を施した。イソシアネート処理液は、イソシアネート化合物を酢酸エチル等の有機溶剤に溶解させた後に、アセチレンブラック及びケッチェンブラック等のカーボンブラックを添加したものである。イソシアネート化合物には、例えば、ジフェニルメタンイソシアネート、パラフェニレンジイソシアネート及びトリレンジイソシアネート等が用いられる。
イソシアネート処理液が乾燥した後、現像ローラ145の表面を有機溶剤のイソプロピルアルコールに漬けた布等で払拭することにより、現像ローラ145表面の帯電特性を均一に向上させることができる。
Further, in order to properly carry the
After the isocyanate treatment liquid is dried, the surface of the developing
次に、現像ローラ145の抵抗値の測定方法について図8(A)及び(B)を用いて説明する。
現像ローラ145の抵抗値の測定には、ヒューレット・パッカード社製ハイレジスタンスメータ(型番:4339B)10を用いた。現像ローラ145は、両端にW=500gの荷重をかけて、直径30mmのSUS(Steel Use Stainless)材の金属ローラ11に接触させた。金属ローラ11を50rpmの速度で回転させ、現像ローラ145の芯金145bに−100Vの電圧を印加し、現像ローラ145の1周につき100ポイント測定し、その平均値をローラの抵抗値とした。
現像ローラ145の抵抗値は、1×104〜1×108Ωの範囲が好ましい。実施の形態1では、抵抗値が1×105Ωの現像ローラ145が用いられる。
Next, a method for measuring the resistance value of the developing
A high resistance meter (model number: 4339B) 10 manufactured by Hewlett-Packard Company was used to measure the resistance value of the developing
The resistance value of the developing
なお、実施の形態1においては、現像ローラ145の外径を22.0mmとした。芯金145bの外径と弾性層145cの厚さについては、後述する。
In the first embodiment, the outer diameter of the developing
また、現像ブレード144は、SUS製で、板厚0.08mm、現像ローラ145との当接部は曲げ加工が施されており、曲げ部の曲率半径は0.35mmとした。また、現像ブレード144の現像ローラ145に対する線圧は、40gf/cmとした。
Further, the developing
上記のような現像ブレード144の設定条件を鑑み、現像ローラ145上のトナー層厚及びトナー帯電量を所望の量にするため、現像ローラ145の表面粗さ及び抵抗値を検討する必要がある。現像ローラ145の表面の十点平均粗さRz(JIS B0601−1994)としては、2〜10μmのものが適当である。実施の形態1で使用された現像ローラ145は、Rzを5μmとした。なお、表面粗さの測定は、小坂研究所製サーフコーダSEF3500で行い、測定器の触針半径は2μm、触針圧は0.7mN、触針の送り速さは0.1mm/sとした。
In view of the setting conditions of the developing
感光ドラム131は、外径を40mmとした。なお、現像ローラ145が感光ドラム131に対して、0.06mm食い込むように、バネ170は700gfのものが使用されている。なお、バネ170は、図4に示されているように、現像装置110の一方の側に装着されているほか、その反対の側(図示せず)にも装着されている。
The
第1の供給ローラ143A及び第2の供給ローラ143Bは、軸としての導電性の芯金上に、シリコーンゴムスポンジが形成されている。シリコーンゴムスポンジは、未加硫のシリコーンゴムコンパウンドを押し出し等の方法で成形し、加熱により、加硫発泡させて得られる。シリコーンゴムコンパウンドは、ジメチルシリコーン生ゴム及びメチルフェニルシリコーン生ゴム等の各種生ゴムに、補強性シリカ充填剤、加硫硬化に必要な加硫剤及び発泡剤を添加することで形成されている。発泡剤としては、重炭酸ナトリウム等の無機発泡剤又はADCA等の有機発泡剤が用いられる。また、半導電性を持たす場合は、アセチレンブラック又はカーボンブラック等が添加される。また、第1の供給ローラ143A及び第2の供給ローラ143Bの硬度は、加硫剤の添加量により調整される。
In the
実施の形態1で使用される第1の供給ローラ143A及び第2の供給ローラ143Bのセル目(発泡により生じた微細な孔)の直径は、200〜500μmである。供給ローラのアスカーF硬度は、30〜70度のものが適当であり、実施の形態1で使用される第1の供給ローラ143A及び第2の供給ローラ143Bでは、ゴム厚4mm、アスカーF硬度を63度とした。
The diameters of the cells (fine holes generated by foaming) of the
また、第1の供給ローラ143A及び第2の供給ローラ143Bの抵抗値は、図8に示されている測定方法において、荷重Wを200g、印加電圧を−300Vとしたとき、1×104〜1×108Ωの範囲が好ましい。このため、実施の形態1においては、第1の供給ローラ143A及び第2の供給ローラ143Bの抵抗値は、1×105Ωとした。
さらに、第1の供給ローラ143A及び第2の供給ローラ143Bは、現像ローラ145に対して、それぞれ0.7mm食い込むように配置され、その対向部において現像ローラ145とは逆方向に回転する。
Further, the resistance values of the
Further, the
下記の表1に、実施の形態1で用いたギアの諸元を示す。これにより、感光ドラム131に対する現像ローラ145の周速比は1.34になる。また、現像ローラ145に対する第1の供給ローラ143A及び第2の供給ローラ143Bの周速比は0.96となる。
(動作の説明)
次に、現像装置110の画像形成時の動作について説明する。
駆動モータ166の回転に伴い、感光ドラム131、現像ローラ145、第1の供給ローラ143A及び第2の供給ローラ143Bが、図2に示されている矢印方向に回転する。このとき、スポンジ状の弾性体からなる第1の供給ローラ143A及び第2の供給ローラ143Bは、ローラ表面及びセル目内にトナー121を担持しながら回転し、現像ローラ145との接触部に到る。第1の供給ローラ143A及び第2の供給ローラ143Bには、供給ローラ用電源157により、−300Vの直流電圧が印加される。また、現像ローラ145には、現像ローラ用電源156により、−200Vの直流電圧が印加される。現像ローラ145と、第1の供給ローラ143A及び第2の供給ローラ143Bとの間に生じた電位差により、負に帯電したトナー121は、現像ローラ145に供給される。
(Description of operation)
Next, the operation of the developing
As the
現像ローラ145の表面に担持されたトナー121は、現像ブレード用電源159により−300Vの直流電圧が印加された現像ブレード144により薄層化された後、感光ドラム131上に形成された静電潜像に現像される。このとき、現像ブレード144により薄層化されたトナー層の単位面積当たりの重量は、0.45から0.65mg/cm2となる。
The
以下、実施の形態1における画像形成装置100の効果の確認方法について説明する。
(印刷試験条件)
感光ドラム131の周速は、86mm/sと191mm/sとの2通りとした。
現像ローラ145の弾性層145cの厚さは、0.3mm、0.5mm、1.0mm、2.0mm、2.5mm、3.0mm及び5.0mmとした。このとき、現像ローラ145の外径は22.0mmで統一し、芯金145bの外径を変量して、弾性層145cの厚さを調整した。
現像ローラ145の弾性層145cのMD−1硬度は、35度、40度、50度、60度、70度及び75度とした。ここでのMD−1硬度は、高分子計器社製マイクロゴム硬度計MD−1capaで測定した値である。また、このとき使用した押針は、タイプA(φ0.16mm、円柱形)である。なお、ここで測定されたMD−1硬度は、現像ローラ145全体の測定値である。もっとも、MD−1硬度は、最表層の微少な領域(厚さ方向)の硬度を測定するものであるため、弾性層145cの厚さの影響を受けない。
以上の組み合わせにおいて、画像形成装置100で印刷を行いジッタの有無を目視で確認した。ジッタの有無を確認するための印刷パターンは、図9に示されているベタ画像と、図10に示されている2by2画像とした。2by2画像は、600dpiにおける2ドット×2ドットのパターンを2ドット間隔で配列したものである。
Hereinafter, a method for confirming the effect of the
(Printing test conditions)
The peripheral speed of the
The thickness of the
The MD-1 hardness of the
In the above combination, printing was performed with the
(試験結果)
上記印刷試験条件における試験結果を表2と表3に示す。表2は、べタ画像を印刷したときの結果であり、表3は、2by2画像を印刷したときの結果である。表中の「○」はジッタが発生しなかったことを表し、「×」はジッタが発生したことを表している。また「△」は、ジッタは発生しなかったが、他の不具合が印刷画像上に発生したことを表している。
(Test results)
Tables 2 and 3 show the test results under the printing test conditions. Table 2 shows the results when printing a solid image, and Table 3 shows the results when printing a 2by2 image. In the table, “◯” indicates that no jitter has occurred, and “X” indicates that jitter has occurred. “Δ” indicates that no jitter occurred, but another defect occurred on the printed image.
表2のべタ画像の印刷結果において、現像ローラ145の弾性層145cの厚さが2.5mm以下で、MD−1硬度が40度以上であれば、感光ドラムの周速によらず、ジッタが発生しなかった。このため、MD−1硬度の最大値である100度まで、ジッタは発生しないものと推定される。さらに、現像ローラ145の弾性層145cの厚さがより薄くなってもジッタは発生しないものと推定される。このため、現像ローラ145の弾性層145cの厚さは、0mmよりも厚ければよいものと推定される。これは、実施の形態1においては、バネ170の弾性力により、現像ローラ145が感光ドラム131の方向に付勢されているため、現像ローラ145の弾性層145cの硬度が硬く、かつ、その厚さが薄くなっても、現像ローラ145と感光ドラム131との間には、バネ170による弾性力が作用するためと考えられる。一方、現像ローラ145の弾性層145cの厚さが厚くなり、また、現像ローラ145の弾性層145cの硬度が低くなると、バネ170の弾性力と、弾性層145cの弾性力とにより、現像ローラ145の弾性層145cが振動しやすくなり、ジッタが発生してしまうものと推定される。
In the solid image printing results shown in Table 2, if the thickness of the
表3の2by2画像の印刷結果において、いずれの組み合わせにおいても、ジッタは発生しなかった。このため、MD−1硬度の最大値である100度まで、ジッタは発生しないものと推定され、また、現像ローラ145の弾性層145cの厚さは、0mmよりも厚ければよいものと推定される。但し、弾性層145cのMD−1硬度が75度の場合、及び、弾性層145cの厚さが3.0mmの場合に、2by2画像のドット再現性が低下する不具合が発生した。ここでいうドット再現性の低下とは、ドットがつぶれて2by2画像のドット径が大きくなったり、ドットの一部が欠けたり、2by2画像の非ドット領域にトナーが散ったりする現象のことである。これは、現像ローラ145の硬度が高くなったり、弾性層145cの厚さが小さくなったりすることで、現像ローラ145と感光ドラム131の接触圧力が高くなることに起因している。しかしながら、このような場合でも、ジッタの発生は確認されなかった。
In the 2by2 image printing results shown in Table 3, no jitter occurred in any combination. For this reason, it is estimated that jitter does not occur up to the maximum MD-1 hardness of 100 degrees, and the thickness of the
ベタ画像においては、弾性層145cが厚いと、現像ローラ145と感光ドラム131とが摺擦する際に、弾性層145cが振動しやすくなる傾向がある。ベタ印刷を行うと、現像ローラ145上のトナー121の大半が、感光ドラム131に現像されることにより、現像ローラ145の表面が露出した状態になる。現像ローラ145の表面にトナー層がある場合に比べ、露出した表面の方が、摩擦係数が高いため、感光ドラム131との摺擦の影響が大きくなり、弾性層145cがより振動しやすくなる。
一方で、2by2画像で、ジッタが発生しなかったのは、現像されなかったトナー121が現像ローラ145上に残留することで、感光ドラム131との摺擦の影響が小さくなるためである。
また、ベタ画像上に発生したジッタの周期は、表1で示したギアピッチのいずれとも異なり、弾性層145cの硬度、厚さにもよるが、1.1mmから1.5mm程度となった。
In a solid image, if the
On the other hand, the jitter did not occur in the 2by2 image because the
Further, the period of jitter generated on the solid image was different from any of the gear pitches shown in Table 1, and was about 1.1 mm to 1.5 mm depending on the hardness and thickness of the
以上のように、実施の形態1に係る画像形成装置100では、現像ローラ145の弾性層145cの厚さを2.5mm以下にし、かつ、現像ローラ145の弾性層145cのMD−1硬度を40度以上とすることで、ジッタの発生を抑えることができる。なお、現像ローラ145の弾性層145cの厚さは、0mmよりも大きければよく、また、現像ローラ145の弾性層145cのMD−1硬度は、100度以下であればよい。特に、現像ローラ145の弾性層145cの厚さを0.5mm以上2.5mm以下にし、かつ、現像ローラ145の弾性層145cのMD−1硬度を40度以上70度以下にすることで、ジッタの発生を抑えるとともに、良好な印刷結果を得ることができる。そのため、画像品質の低下を防ぐことができる。
As described above, in the
ジッタの原因については、様々なものが考えられる。例えば、上述したように、ギアの噛み合い振動による回転ムラによりジッタが発生するものと思われる。このようなジッタについては、実施の形態1に係る画像形成装置100は、感光ドラム131を回転させるためのギア181aと、現像ローラ145を回転させるためのギア145a、190b、191aとが噛み合わないようにすることで、抑えることができる。また、現像ローラ145の弾性層145cが振動することによっても、ジッタは発生するものと思われる。このようなジッタについては、現像ローラ145を感光ドラム131の方向に、弾性力により付勢するとともに、現像ローラ145の弾性層145cの厚さ及びMD−1硬度を予め定められた範囲とすることで、抑えることができる。
There are various causes of jitter. For example, as described above, it is considered that jitter occurs due to rotation unevenness due to gear meshing vibration. For such jitter, the
実施の形態2.
(構成の説明)
図1に示すように、実施の形態2に係る画像形成装置200は、媒体収容部101と、搬送ローラ102a、102b、102cと、転写ローラ103と、LEDヘッド104と、定着器105と、現像装置210とを備える。
実施の形態2に係る画像形成装置200は、現像装置210において実施の形態1に係る画像形成装置100と異なっている。
Embodiment 2. FIG.
(Description of configuration)
As shown in FIG. 1, the
The
現像装置210は、感光ドラム131と、現像ローラ245とを備える。実施の形態2における現像ローラ245は、現像ローラ245において実施の形態1における現像ローラ145と異なっている。以下、実施の形態2における現像ローラ245について説明する。
The developing
図11に示すように、実施の形態1では、現像ローラ145の芯金145bは中実であった。実施の形態2においては、図12に示すように、現像ローラ245の芯金245bは、中空である。なお、芯金245bの外周に形成されている弾性層245cは、第1の実施例の現像ローラ145の弾性層145cと同様である。
As shown in FIG. 11, in the first embodiment, the cored
現像ローラ245の芯金245bは、パイプ形状の胴体部245dに、ギア等が装着されるボス部245e及び245fを摩擦圧接させて、これらを一体化することで構成されている。胴体部245dと、ボス部245e及び245fとの一体化の手段としては、摩擦圧接に限定されるものではなく、圧入でも良い。
The
現像ローラ245の芯金245bの材料は、一般的に導電性の芯金として使用されているものであれば、特に限定されるものではない。ここでは、ボス部245e及び245fには、切削加工性を考慮してSUM材が用いられている。また、パイプ形状の胴体部245dには、STKM(機械構造用炭素鋼鋼管)が用いられている。
なお、現像ローラ245の全長L1は、388mmであり、弾性層245cが被覆されている部分の長さL2は、352mmであるが、これらに限定されるものではない。
The material of the
The entire length L1 of the developing
(動作の説明)
実施の形態2に係る画像形成装置200の動作は、実施の形態1と同様である。以下、実施の形態2における画像形成装置200の効果の確認方法について説明する。
(Description of operation)
The operation of the
(印刷試験条件)
感光ドラム131の周速、現像ローラ245の弾性層245cの厚さ、及び弾性層245cのMD−1硬度は、実施の形態1において、ジッタが発生しなかった下記条件とした。
感光ドラム131の周速は、86mm/sとした。
弾性層245cの厚さは、0.5mm、1.0mm、2.0mm及び2.5mmとした。このとき、現像ローラ245の外径は、22.0mmで統一し、芯金245bの外径D1を変量して、弾性層245cの厚さを調整した。現像ローラ245の弾性層245cのMD−1硬度は、40度、50度、60度、及び70度とした。
また、これにあわせて、現像ローラ245の芯金245bにおけるパイプ形状の胴体部245dの内径D2も変量させた。具体的には、胴体部245dの厚さは、2.0mm、2.7mm、3.0mm、3.5mm、4.0mm及び4.5mmと変量させた。なお、図12に示されているように、胴体部245dの厚さは、(D1−D2)÷2で算出される。
(Printing test conditions)
The peripheral speed of the
The peripheral speed of the
The thickness of the
In accordance with this, the inner diameter D2 of the pipe-shaped
現像ローラ245の芯金245bを中空化することにより、現像ローラ245を軽量化でき、現像ローラ245及び現像装置210のハンドリング性が向上するとともに、現像ローラ245の駆動トルクを軽減することができる。
By hollowing the
実施の形態1の現像ローラ145において、芯金145bの外径を18mmとしたとき、現像ローラ145の重量は、753gとなった。一方、実施の形態2の現像ローラ245において、芯金245bの外径D1を18mm、内径D2を9mmとしたときの、現像ローラ245の重量は、583gとなった。このとき、胴体部245dの厚さは、4.5mmである。芯金245bの内径D2をより小さくして、中実に近い構成にすると、軽量化のメリットが損なわれる。このため、芯金245bの胴体部245dの厚さは、4.5mmを上限とした。
以上の組み合わせにおいて、画像形成装置100で印刷を行い、ジッタの有無を目視で確認した。ジッタの有無を確認するための印刷パターンは、図9に示されているベタ画像とした。
In the developing
In the above combination, printing was performed with the
(試験結果)
上記の印刷試験条件における試験結果を表4〜8に示す。表中の「○」はジッタが発生しなかったことを表し、「×」はジッタが発生したことを表している。
(Test results)
Tables 4 to 8 show the test results under the above printing test conditions. In the table, “◯” indicates that no jitter has occurred, and “X” indicates that jitter has occurred.
上記の結果によると、現像ローラ245の芯金245bを中空化した場合、弾性層245cの厚さが0.5mm〜2.5mmであり、弾性層245cのMD−1硬度が40度〜70度であっても、ジッタが発生することがある。ジッタが発生するのは、芯金245bの胴体部245dの厚さが小さいときである。言い換えると、現像ローラ245の重量が軽いときに、ジッタが発生する傾向がある。
表4〜8の結果をまとめると、現像ローラ245の芯金245bが中空の場合、現像ローラ245の弾性層245cの厚さが0.5mm〜2.5mmであり、弾性層245cのMD−1硬度が40度〜70度であるとき、現像ローラ245の単位長さ当りの重量が、1.16g/mm以上であれば、ジッタは発生しなかった。ここで、現像ローラ245の長さとしては、全長L1=388mmが用いられている。
According to the above results, when the cored
When the results of Tables 4 to 8 are summarized, when the cored
実施の形態2において、現像ローラ245は、感光ドラム131に対して、バネ170で付勢され、速度差を持って摺擦しながら回転している。このため、現像ローラ245の重量が小さいと、弾性層245cが振動しやすくなり、ジッタが発生してしまうものと推定される。
また、表には示していないが、いずれの組み合わせにおいても、2by2画像では、ジッタは発生せず、ドットの再現性の低下も確認されなかった。
In the second embodiment, the developing
Further, although not shown in the table, in any combination, no jitter was generated in the 2by2 image, and no decrease in dot reproducibility was confirmed.
以上のように、実施の形態2に係る画像形成装置200では、現像ローラ245の芯金245bが中空の構造である場合、現像ローラ245の弾性層245cの厚さを0.5mm以上2.5mm以下にし、現像ローラ245の弾性層245cのMD−1硬度を40度以上70度以下にし、かつ、現像ローラ245の単位長さ当りの重量を1.16g/mm以上にすることで、ジッタの発生を抑えるとともに、良好な印刷結果を得ることができる。ここで、現像ローラ245の芯金245bが中空の構造である場合、重量が重いほどジッタの発生を抑えることができるため、現像ローラ245の単位長さ当りの重量には、上限はないものと推定される。なお、実施の形態1のように、中実の現像ローラ145の重量は、753gであったため、中空の現像ローラ245の単位長さ当りの重量は、1.94g/mmよりも軽くなる。また、軽量化のメリットが損なわないため、芯金245bの胴体部245dの厚さの上限を4.5mmとした場合には、中空の現像ローラ245の単位長さ当りの重量の上限は、1.77g/mmとなっている。
また、現像ローラ245の芯金245bを中空化するで、現像ローラ245を軽量化できる。それにより、現像ローラ245及び現像装置210のハンドリング性が向上するとともに、現像ローラ245を駆動するときにかかる駆動モータ166への負荷を低減することができる。
As described above, in the
Further, since the
以上に記載された実施の形態1及び2では、現像装置110、210は、供給ローラ143A、143Bを2つ有しているが、1つでもよい。
また、以上に記載された実施の形態1及び2に係る画像形成装置100、200は、現像装置110、210が1台の、直接転写方式のモノクロプリンタを例に挙げて説明したが、このような例に限定されるものではない。例えば、現像装置110、210を複数有するカラーの画像形成装置、又は中間転写方式の画像形成装置にも本発明を適用することができる。画像形成装置100、200は、MFP(MultiFunction Printer)、ファクシミリ装置又は複写機であってもよい。
In the first and second embodiments described above, the developing
Further, the
100,200 画像形成装置、 101 媒体収容部、 102a,102b,102c 搬送ローラ、 103 転写ローラ、 104 LEDヘッド、 105 定着器、 110,210 現像装置、 120 トナー収容部、 130 ドラムユニット、 131 感光ドラム、 132 帯電ローラ、 133 クリーニングローラ、 134 クリーニングブレード、 135 ドラムユニットケーシング、 140 現像ユニット、 141 補給ローラ、 142A 第1の攪拌部材、 142B 第2の攪拌部材、 143A 第1の供給ローラ、 143B 第2の供給ローラ、 144 現像ブレード、 145,245 現像ローラ、 145a 現像ローラギア、 145b,245b 芯金、 145c,245c 弾性層、 245d 胴体部、 146 現像ユニットケーシング、 166 駆動モータ、 166a 駆動モータギア、 170 バネ、 180 ドラムカップリング受容部、 181 ドラムカップリング、 181a ドラムギア、 181b ドラム嵌合穴、 190 連結部材、 190a 現像ユニットカップリング受容部、 190b 現像ユニットアイドルギア、 191 現像ユニットカップリング、 191a 現像ユニットギア、 191b 連結嵌合穴。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100,200 Image forming apparatus, 101 Medium accommodating part, 102a, 102b, 102c Conveyance roller, 103 Transfer roller, 104 LED head, 105 Fixing device, 110,210 Developing apparatus, 120 Toner accommodating part, 130 Drum unit, 131 Photosensitive drum, 132 charging roller, 133 cleaning roller, 134 cleaning blade, 135 drum unit casing, 140 developing unit, 141 replenishing roller, 142A first stirring member, 142B second stirring member, 143A first supply roller, 143B second supply Roller, 144 Developing blade, 145, 245 Developing roller, 145a Developing roller gear, 145b, 245b Core metal, 145c, 245c Elastic layer,
Claims (12)
前記像担持体に現像剤を供給する現像剤担持体と、を備え、
前記現像剤担持体は、弾性層を有し、
前記弾性層の厚さが2.5mm以下であり、かつ、前記弾性層のMD−1硬度が40度以上であること
を特徴とする画像形成装置。 An image carrier;
A developer carrier for supplying a developer to the image carrier,
The developer carrier has an elastic layer,
An image forming apparatus, wherein the elastic layer has a thickness of 2.5 mm or less and the MD-1 hardness of the elastic layer is 40 degrees or more.
を特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 1, wherein the elastic layer has a thickness of 0.5 mm or more and 2.5 mm or less.
を特徴とする請求項1又は2に記載の画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 1, wherein the elastic layer has an MD-1 hardness of 40 degrees or more and 70 degrees or less.
前記現像剤担持体を収容する第2のユニットと、
弾性を有し、前記第1のユニット及び前記第2のユニットの少なくとも何れか一方を付勢して、前記像担持体及び前記現像剤担持体を接触させる付勢部材と、をさらに備え、
前記第1のユニット及び前記第2のユニットは、それぞれ前記画像形成装置に対して着脱自在にされていること
を特徴とする請求項1から3の何れか一項に記載の画像形成装置。 A first unit for accommodating the image carrier;
A second unit containing the developer carrying member;
An urging member that has elasticity and urges at least one of the first unit and the second unit to bring the image carrier and the developer carrier into contact with each other; and
4. The image forming apparatus according to claim 1, wherein each of the first unit and the second unit is detachable from the image forming apparatus. 5.
を特徴とする請求項4に記載の画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 4, wherein the biasing member is a spring having one end attached to the first unit and the other end attached to the second unit.
を特徴とする請求項1から5の何れか一項に記載の画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 1, wherein a driving force for rotating the image carrier and a driving force for rotating the developer carrier are input separately. .
前記第1のギアを回転させる駆動源と、
前記像担持体を回転させるための少なくとも1つの像担持体用ギアと、
前記現像剤担持体を回転させるための少なくとも1つの現像剤担持体用ギアと、をさらに備え、
前記像担持体用ギアと、前記現像剤担持体用ギアとは前記第1のギアに噛み合っており、前記像担持体用ギアと前記現像剤担持体用ギアとは噛み合っていないこと
を特徴とする請求項1から6の何れか一項に記載の画像形成装置。 The first gear,
A drive source for rotating the first gear;
At least one image carrier gear for rotating the image carrier;
And at least one developer carrier gear for rotating the developer carrier,
The image carrier gear and the developer carrier gear mesh with the first gear, and the image carrier gear and the developer carrier gear do not mesh with each other. The image forming apparatus according to any one of claims 1 to 6.
前記現像剤担持体を回転させるための第2の駆動源と、をさらに備えること
を特徴とする請求項1から6の何れか一項に記載の画像形成装置。 A first drive source for rotating the image carrier;
The image forming apparatus according to claim 1, further comprising: a second drive source for rotating the developer carrying member.
前記第1のギアを回転させる駆動源と、
前記第1のギアに噛み合う第2のギアを一端に有し、他端に第1の嵌合穴を有する第1のカップリング部材と、
前記第1のギアに噛み合う第3のギアを一端に有し、他端に第2の嵌合穴を有する第2のカップリング部材と、
前記第2の嵌合穴に挿入する第2のカップリング受容部を一端に有し、他端に第4のギアを有する連結部材と、をさらに備え、
前記像担持体は、前記第1の嵌合穴に挿入する第1のカップリング受容部を一端に有し、当該第1のカップリング受容部を前記第1の嵌合穴に挿入することにより、前記第1のギアの回転に従って回転し、
前記現像剤担持体は、第5のギアを一端に有し、前記第2のカップリング受容部を前記第2の嵌合穴に挿入し、前記第4のギアと当該第5のギアとを噛み合わせることにより、前記第1のギアの回転に従って回転すること
を特徴とする請求項1から6の何れか一項に記載の画像形成装置。 The first gear,
A drive source for rotating the first gear;
A first coupling member having a second gear meshing with the first gear at one end and a first fitting hole at the other end;
A second coupling member having a third gear meshing with the first gear at one end and a second fitting hole at the other end;
A coupling member having a second coupling receiving portion to be inserted into the second fitting hole at one end and a fourth gear at the other end;
The image carrier has a first coupling receiving portion to be inserted into the first fitting hole at one end, and the first coupling receiving portion is inserted into the first fitting hole. , Rotating according to the rotation of the first gear,
The developer carrying member has a fifth gear at one end, the second coupling receiving portion is inserted into the second fitting hole, and the fourth gear and the fifth gear are connected. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the image forming apparatus rotates according to the rotation of the first gear by meshing.
前記弾性層は、前記芯金の外周に形成されていること
を特徴とする請求項1から9の何れか一項に記載の画像形成装置。 The developer carrier further comprises a conductive cored bar,
The image forming apparatus according to claim 1, wherein the elastic layer is formed on an outer periphery of the cored bar.
を特徴とする請求項10に記載の画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 10, wherein the core metal is hollow.
を特徴とする請求項10又は11に記載の画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 10 or 11, wherein a weight per unit length of the developer carrying member is 1.16 g / mm or more.
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