JP2015152714A - 現像装置、プロセスカートリッジ、及び、画像形成装置 - Google Patents

現像装置、プロセスカートリッジ、及び、画像形成装置 Download PDF

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Abstract

【課題】2つの搬送部材が現像剤担持体に対向するように上下方向に並設された場合であっても、装置内に補給されたトナーが循環経路にて搬送される現像剤に充分に混合される、現像装置、プロセスカートリッジ、及び、画像形成装置を提供する。
【解決手段】第1中継部13fを介して第2搬送経路の上流側に流入した現像剤Gの一部を分離して第2搬送経路から離れる長手方向に搬送した後に、第1搬送経路に近づく長手方向に搬送して第1中継部13fの位置で第1搬送経路の下流側に搬送された現像剤Gに合流させる第3搬送経路を設けて、第3搬送経路にて搬送される現像剤GにトナーT(補給トナー)を補給することを可能にするトナー補給口13eを第3搬送経路に設けている。
【選択図】図4

Description

この発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又は、それらの複合機等の電子写真方式を用いた画像形成装置と、そこに設置される現像装置及びプロセスカートリッジと、に関するものである。
従来から、複写機、プリンタ等の画像形成装置において、トナーとキャリアとからなる2成分現像剤(添加剤等を添加する場合も含むものとする。)を収容した現像装置であって、現像剤を長手方向に搬送して循環経路を形成する2つの搬送部材を上下方向に設置する技術が知られている(例えば、特許文献1参照。)。
2成分現像剤を用いた現像装置は、現像装置内におけるトナー消費に応じて、循環経路における長手方向の端部に設けられたトナー補給口から現像装置内に適宜にトナーが補給される。補給されたトナーは、現像装置内の循環経路を循環する現像剤とともに、搬送スクリュ等の搬送部材によって撹拌・混合される。撹拌・混合された現像剤は、その一部が現像ローラ(現像剤担持体)に供給される。現像ローラに担持された現像剤は、現像ローラに対向するドクターブレード(現像剤規制部材)によって適量に規制された後に、その2成分現像剤中のトナーが感光体ドラム(像担持体)との対向位置で感光体ドラム上の潜像に付着する。
特許文献1等における現像装置には、第1搬送部材(供給スクリュ)と第2搬送部材(回収スクリュ)とが上下方向に設置されていて、これらの搬送部材によって現像剤の循環経路を形成している。下方に設置された第1搬送部材は、現像剤を長手方向に搬送しながら、現像ローラに現像剤を供給する。上方に設置された第2搬送部材は、現像ローラから離脱された現像剤を長手方向(第1搬送部材による搬送方向とは逆方向である。)に搬送する。第1搬送部材による搬送経路(第1搬送経路)の下流側と第2搬送部材による搬送経路(第2搬送経路)の上流側とは第1中継部を介して連通している。そして、第1搬送経路の下流側に達した現像剤は、その位置に留まり押し上げられ、第2搬送経路の上流側に達する。ここで、第2搬送経路の上流側には、トナー補給口が設けられていて、新品のトナーが適宜に補給される。また、第1搬送経路の上流側と第2搬送経路の下流側とは第2中継部を介して連通している。そして、第2搬送経路の下流側に達した現像剤は、第2中継部を自重落下して第1搬送経路の上流側に移動される。
このように2つの搬送部材が上下方向に並設された現像装置は、2つの搬送部材が水平方向に並設された現像装置(例えば、特許第3974123号公報参照)に比べて、現像装置を水平方向にコンパクト化することができる。そのために、複数の現像装置が水平方向に並設されるタンデム型のカラー画像形成装置においては、多く用いられている。また、2つの搬送部材を上下方向に並設して、現像剤担持体に対する現像剤の供給経路(第1搬送経路)と、現像剤担持体から離脱する現像剤の回収経路(第2搬送経路)と、を分離した現像装置は、2つの搬送部材が水平方向に並設された現像装置に比べて、現像ローラ上に担持されて現像工程に供する現像剤中に現像工程後のものが含まれにくいために、像担持体上に形成するトナー像の濃度偏差を小さくすることができる。
上述した特許文献1等のように2つの搬送部材が現像剤担持体に対向するように上下方向に並設された現像装置は、2つの搬送部材を比較的高速で回転させていて、装置内に補給されたトナーが循環経路にて搬送される現像剤に充分に混合されない不具合が生じていた。そして、そのように補給トナーが現像剤に充分に混合されないと、装置内でトナーが舞い上がってトナー飛散が生じたり脱気フィルタの目詰まりが生じたりする不具合や、補給トナーの摩擦帯電が不充分になって出力画像上に画像濃度低下等の異常画像が発生する不具合などが2次的に生じてしまうことになる。
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、2つの搬送部材が現像剤担持体に対向するように上下方向に並設された場合であっても、装置内に補給されたトナーが循環経路にて搬送される現像剤に充分に混合される、現像装置、プロセスカートリッジ、及び、画像形成装置を提供することにある。
この発明の請求項1記載の発明にかかる現像装置は、キャリアとトナーとを有する現像剤を収容するとともに、像担持体上に形成される潜像を現像する現像装置であって、前記像担持体に対向するとともに、現像剤を担持する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に対向するとともに、現像剤を長手方向の一端側から他端側に向けて搬送しながら前記現像剤担持体に現像剤を供給する第1搬送部材と、前記現像剤担持体に対向するとともに、前記現像剤担持体から離脱された現像剤を長手方向の他端側から一端側に向けて搬送する第2搬送部材と、前記第1搬送部材による第1搬送経路の下流側と、前記第2搬送部材による第2搬送経路の上流側と、を連通させる第1中継部と、前記第2搬送経路の下流側と、前記第1搬送経路の上流側と、を連通させる第2中継部と、前記第1中継部を介して前記第2搬送経路の上流側に流入した現像剤の一部を分離して前記第2搬送経路から離れる長手方向に搬送した後に、前記第1搬送経路に近づく長手方向に搬送して前記第1中継部の位置で前記第1搬送経路の下流側に搬送された現像剤に合流させる第3搬送経路と、を備え、前記第3搬送経路は、当該第3搬送経路にて搬送される現像剤にトナーを補給することを可能にするトナー補給口を具備したものである。
本発明によれば、2つの搬送部材が現像剤担持体に対向するように上下方向に並設された場合であっても、装置内に補給されたトナーが循環経路にて搬送される現像剤に充分に混合される、現像装置、プロセスカートリッジ、及び、画像形成装置を提供することができる。
この発明の実施の形態における画像形成装置を示す全体構成図である。 作像部を示す構成図である。 (A)現像装置の上部を長手方向にみた概略断面図と、(B)現像装置の下部を長手方向にみた概略断面図と、である。 現像装置の循環経路を長手方向にみた概略断面図である。 従来の現像装置の循環経路を長手方向にみた概略断面図である。
実施の形態.
以下、この発明を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。
まず、図1にて、画像形成装置全体の構成・動作について説明する。
図1において、1は画像形成装置としてのタンデム型カラー複写機、3は原稿を原稿読込部に搬送する原稿搬送部、4は原稿の画像情報を読み込む原稿読込部、5は出力画像が積載される排紙トレイ、7は転写紙等の記録媒体Pが収容される給紙部、9は記録媒体Pの搬送タイミングを調整するレジストローラ(タイミングローラ)、11Y、11M、11C、11BKは各色(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック)のトナー像が形成される像担持体としての感光体ドラム、13は各感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK上に形成される静電潜像を現像する現像装置、14は各感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK上に形成されたトナー像を記録媒体P上に重ねて転写する1次転写バイアスローラ、を示す。
また、17は複数色のトナー像が重ねて転写される中間転写ベルト、18は中間転写ベルト17上のカラートナー像を記録媒体P上に転写するための2次転写バイアスローラ、20は記録媒体P上の未定着画像を定着する定着装置、28は各色(イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック)のトナーを現像装置13に供給する各色のトナー容器、を示す。
以下、画像形成装置における、通常のカラー画像形成時の動作について説明する。なお、感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK上でおこなわれる作像プロセスについては、図2をも参照することができる。
まず、原稿は、原稿搬送部3の搬送ローラによって、原稿台から搬送されて、原稿読込部4のコンタクトガラス上に載置される。そして、原稿読込部4で、コンタクトガラス上に載置された原稿の画像情報が光学的に読み取られる。
詳しくは、原稿読込部4は、コンタクトガラス上の原稿の画像に対して、照明ランプから発した光を照射しながら走査させる。そして、原稿にて反射した光を、ミラー群及びレンズを介して、カラーセンサに結像する。原稿のカラー画像情報は、カラーセンサにてRGB(レッド、グリーン、ブルー)の色分解光ごとに読み取られた後に、電気的な画像信号に変換される。さらに、RGBの色分解画像信号をもとにして画像処理部で色変換処理、色補正処理、空間周波数補正処理等の処理をおこない、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのカラー画像情報を得る。
そして、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の画像情報は、書込み部(不図示である。)に送信される。そして、書込み部からは、各色の画像情報に基づいたレーザ光L(図2を参照できる。)が、それぞれ、対応する感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK上に向けて発せられる。
一方、4つの感光体ドラム11Y、11M、11C、11BKは、それぞれ、図1の時計方向に回転している。そして、まず、感光体ドラム11Y、11M、11C、11BKの表面は、帯電部12(図2を参照できる。)との対向部で、一様に帯電される(帯電工程である。)。こうして、感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK上には、帯電電位が形成される。その後、帯電された感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK表面は、それぞれのレーザ光の照射位置に達する。
書込み部において、4つの光源から画像信号に対応したレーザ光が各色に対応してそれぞれ射出される。各レーザ光は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色成分ごとに別の光路を通過することになる(露光工程である。)。
イエロー成分に対応したレーザ光は、紙面左側から1番目の感光体ドラム11Y表面に照射される。このとき、イエロー成分のレーザ光は、高速回転するポリゴンミラーにより、感光体ドラム11Yの回転軸方向(主走査方向)に走査される。こうして、帯電部12にて帯電された後の感光体ドラム11Y上には、イエロー成分に対応した静電潜像が形成される。
同様に、マゼンタ成分に対応したレーザ光は、紙面左から2番目の感光体ドラム11M表面に照射されて、マゼンタ成分に対応した静電潜像が形成される。シアン成分のレーザ光は、紙面左から3番目の感光体ドラム11C表面に照射されて、シアン成分の静電潜像が形成される。ブラック成分のレーザ光は、紙面左から4番目の感光体ドラム11BK表面に照射されて、ブラック成分の静電潜像が形成される。
その後、各色の静電潜像が形成された感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK表面は、それぞれ、現像装置13との対向位置に達する。そして、各現像装置13から感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK上に各色のトナーが供給されて、感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK上の潜像が現像される(現像工程である。)。
その後、現像工程後の感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK表面は、それぞれ、中間転写ベルト17との対向部に達する。ここで、それぞれの対向部には、中間転写ベルト17の内周面に当接するように1次転写バイアスローラ14が設置されている。そして、1次転写バイアスローラ14の位置で、中間転写ベルト17上に、感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK上に形成された各色のトナー像が、順次重ねて転写される(1次転写工程である。)。
そして、転写工程後の感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK表面は、それぞれ、クリーニング部15との対向位置に達する。そして、クリーニング部15で、感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK上に残存する未転写トナーが回収される(クリーニング工程である。)。
その後、感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK表面は、不図示の除電部を通過して、感光体ドラム11Y、11M、11C、11BKにおける一連の作像プロセスが終了する。
他方、感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK上の各色のトナーが重ねて転写(担持)された中間転写ベルト17は、図中の反時計方向に走行して、2次転写バイアスローラ18との対向位置に達する。そして、2次転写バイアスローラ18との対向位置で、記録媒体P上に中間転写ベルト17上に担持されたカラーのトナー像が転写される(2次転写工程である。)。
その後、中間転写ベルト17表面は、中間転写ベルトクリーニング部(不図示である。)の位置に達する。そして、中間転写ベルト17上に付着した未転写トナーが中間転写ベルトクリーニング部に回収されて、中間転写ベルト17における一連の転写プロセスが終了する。
ここで、中間転写ベルト17と2次転写バイアスローラ18との間(2次転写ニップである。)に搬送される記録媒体Pは、給紙部7からレジストローラ9等を経由して搬送されたものである。
詳しくは、記録媒体Pを収納する給紙部7から、給紙ローラ8により給送された記録媒体Pが、搬送ガイドを通過した後に、レジストローラ9に導かれる。レジストローラ9に達した記録媒体Pは、タイミングを合わせて、2次転写ニップに向けて搬送される。
そして、フルカラー画像が転写された記録媒体Pは、その後に定着装置20に導かれる。定着装置20では、定着ローラと加圧ローラとのニップにて、カラー画像が記録媒体P上に定着される。
そして、定着工程後の記録媒体Pは、排紙ローラによって装置本体1外に出力画像として排出されて、排紙トレイ5上にスタックされて、一連の画像形成プロセスが完了する。
次に、図2〜図4を用いて、画像形成装置における作像部について詳述する。
図2は、作像部を示す構成図である。図3(A)は現像装置13の上部(第2搬送部材としての第2搬送スクリュ13b2の位置である。)を長手方向にみた概略断面図(水平方向の断面図)であって、図3(B)は現像装置13の下部(第1搬送部材としての第1搬送スクリュ13b1の位置である。)を長手方向にみた概略断面図である。図4は、現像装置13の循環経路を長手方向にみた概略断面図(垂直方向の断面図)である。
なお、各作像部はほぼ同一構造であるために、図2〜図4にて作像部及び現像装置は符号のアルファベット(Y、C、M、BK)を除して図示する。
図2に示すように、作像部は、像担持体としての感光体ドラム11、帯電部12、現像装置13(現像部)、クリーニング部15、等で構成される。
像担持体としての感光体ドラム11は、外径が30mm程度の負帯電の有機感光体であって、不図示の回転駆動機構によって反時計方向に回転駆動される。
帯電部12は、芯金上に、ウレタン樹脂、導電性粒子としてのカーボンブラック、硫化剤、発泡剤等を処方した中抵抗の発泡ウレタン層をローラ状に形成した弾性を有する帯電ローラである。帯電部12の中抵抗層の材質としては、ウレタン、エチレン−プロピレン−ジエンポリエチレン(EPDM)、ブタジエンアクリロニトリルゴム(NBR)、シリコーンゴムや、イソプレンゴム等に抵抗調整のためにカーボンブラックや金属酸化物等の導電性物質を分散したゴム材や、またこれらを発泡させたものを用いることもできる。
クリーニング部15は、感光体ドラム11に摺接するクリーニングブレードが設置されていて、感光体ドラム11上の未転写トナーを機械的に除去・回収する。
現像装置13は、現像剤担持体としての現像ローラ13aが感光体ドラム11に近接するように配置されていて、双方の対向部分には感光体ドラム11と磁気ブラシとが接触する現像領域(現像ニップ部)が形成される。現像装置13内には、トナーTとキャリアCとからなる現像剤G(2成分現像剤)が収容されている。なお、本実施の形態では、現像装置13内に、トナー濃度が7重量%の現像剤Gが所定量収容されている。そして、現像装置13は、感光体ドラム11上に形成される静電潜像を現像する(トナー像を形成する。)。なお、現像装置13の構成・動作については、後で詳しく説明する。
図1及び図2を参照して、トナー容器28は、その内部に現像装置13内に供給するためのトナーTを収容している。具体的に、現像装置13に設置されたトナー濃度検知手段としての磁気センサ13mによって検知されるトナー濃度(現像剤G中のトナーの割合である。)の情報に基いて、不図示のトナー搬送管を介して、トナー容器28から現像装置13内に向けてトナー補給口13eからトナーTを適宜に補給する。
なお、トナーTの補給は、直接的なトナー濃度の情報に限定されず、感光体ベルトや中間転写ベルト等に形成されたトナー像の反射率等から検知される画像濃度の情報(間接的なトナー濃度の情報)に基づいて実施されてもよい。また、これらの異なる情報を組み合わせて、トナーTの供給の実施を判断してもよい。
以下、画像形成装置における現像装置13について詳述する。
図2〜図4を参照して、現像装置13は、現像剤担持体としての現像ローラ13a、第1搬送部材としての第1搬送スクリュ13b1、第2搬送部材としての第2搬送スクリュ13b2、現像剤規制部材としてのドクターブレード13c、仕切り部材13d、脱気フィルタ13p(フィルタ)、等で構成されている。
現像剤担持体としての現像ローラ13aは、外径が18mm程度の小径の現像ローラであって、アルミニウム、真鍮、ステンレス、導電性樹脂等の非磁性体を円筒形に形成してなるスリーブ13a2が駆動モータ(不図示である。)によって反時計方向に420rpm程度の回転数(通常時の回転数である。)で回転されるように構成されている。現像ローラ13aのスリーブ13a2内には、スリーブ13a2の周面に複数の磁極を形成するマグネット13a1が固設されている。現像ローラ13a上に担持された現像剤Gは、現像ローラ13aの矢印方向の回転にともなって搬送されて、ドクターブレード13c(現像剤規制部材)の位置に達する。そして、現像ローラ13a上の現像剤Gは、この位置で適量に規制された後に、感光体ドラム11との対向位置(現像領域である。)まで搬送される。そして、現像領域に形成された電界(現像電界)によって、感光体ドラム11上に形成された潜像にトナーが吸着される。
現像ローラ13a(スリーブ13a2)の周囲に形成される複数の磁極は、感光体ドラム11との対向位置に形成された第1磁極(主磁極)、第1磁極の下流側であって現像ケース13kの上部にかかる位置に形成された第2磁極(搬送磁極)、第2磁極の下流側であって現像ローラ13aの上方に形成された第3磁極(剤離れプレ磁極)、第3磁極と第5磁極とに挟まれる位置であって仕切り部材13dの先端部の上方に形成された第4磁極(剤離れ磁極)、第1搬送経路の上方に形成された第5磁極(剤離れ後磁極)、第1搬送スクリュ13b1との対向位置からドクターブレード13cとの対向位置の近傍にかけて形成された第6磁極(汲上げ磁極)、等で構成される。
まず、第6磁極(汲上げ磁極)が磁性体としてのキャリアに作用して、第1搬送経路に収容された現像剤Gが現像ローラ13a上に汲上げられる。現像ローラ13a上に担持された現像剤Gは、その一部が現像剤規制部材としてのドクターブレード13cの位置で掻き取られて、第1搬送経路に戻される。一方、第6磁極による磁力が作用するドクターブレード13cの位置で、ドクターブレード13cと現像ローラ13aとのドクターギャップを通過して現像ローラ13a上に担持された現像剤Gは、第1磁極(主磁極)の位置で穂立ちして現像領域において磁気ブラシとなって感光体ドラム11に摺接する。こうして、現像ローラ13aに担持された現像剤G中のトナーTが感光体ドラム11上の潜像に付着する。その後、第1磁極の位置を通過した現像剤Gは、第2磁極、第3磁極によって第4磁極(剤離れ磁極)の位置まで搬送される。そして、剤離れ磁極の位置で、反発磁界(現像ローラ13aから離れる方向に作用する磁界である。)がキャリアに作用して、現像ローラ13a上に担持されていた現像工程後の現像剤Gが現像ローラ13aから脱離される。脱離後の現像剤Gは、第2搬送経路内に落下して第2搬送スクリュ13b2によって第2搬送経路の下流に向けて搬送される。
図2等を参照して、現像剤規制部材としてのドクターブレード13cは、現像ローラ13aの下方に配設された非磁性の板状部材(その一部を磁性材料で形成することもできる。)である。そして、現像ローラ13aは図2の反時計方向に回転して、感光体ドラム11は図2の時計方向に回転する。
このような構成により、記録媒体Pの搬送経路の短縮化と、画像形成装置本体1の水平方向の小型化と、を目的として、中間転写ベルト17の下方に感光体ドラム11を配設した場合であっても、現像ギャップにおいて感光体ドラム11に対して現像ローラ13aの回転方向を順方向とすることができるために、ドクターブレード13cを現像ローラ13aの上方に配設して感光体ドラム11に対する現像ローラ13aの回転方向が逆方向になる場合に比べて、現像ギャップにおける現像時間を充分に確保することができて現像能力を高めることができる。
2つの搬送スクリュ13b1、13b2(搬送部材)は、現像装置13内に収容された現像剤Gを長手方向(図2の紙面垂直方向である。)に循環しながら撹拌・混合する。
第1搬送部材としての第1搬送スクリュ13b1は、現像ローラ13aに対向する位置に配設されていて、現像剤Gを長手方向(回転軸方向)の一端側から他端側に向けて水平に搬送する(図3(B)の破線矢印に示す左方向の搬送である。)とともに、汲上げ磁極(第6磁極)の位置で現像ローラ13a上に現像剤Gを供給(図3(B)の白矢印方向の供給である。)する。第1搬送スクリュ13b1は、図2の反時計方向に回転する。
第2搬送部材としての第2搬送スクリュ13b2は、第1搬送スクリュ13b1の上方であって現像ローラ13aに対向する位置に配設されている。そして、現像ローラ13aから離脱した現像剤G(現像工程後に現像ローラ13a上から強制的に離脱された現像剤Gであって、図3(A)の白矢印方向に離脱するものある。)を長手方向の他端側から一端側に向かって水平に搬送する(図3(A)の破線矢印に示す右方向の搬送である。)。なお、本実施の形態では、第2搬送スクリュ13b2の回転方向が、現像ローラ13aの回転方向に対して逆方向(図2の時計方向である。)になるように設定されている。
そして、第2搬送スクリュ13b2は、第1搬送スクリュ13b1による第1搬送経路の下流側から第1中継部13fを介して流入される現像剤Gを、第1搬送スクリュ13b1による第1搬送経路の上流側に第2中継部13gを介して搬送する(図3の一点鎖線矢印に示す時計方向の搬送である。)。
2つの搬送スクリュ13b1、13b2は、現像ローラ13aや感光体ドラム11と同様に、回転軸がほぼ水平になるように配設されている。また、2つの搬送スクリュ13b1、13b2は、いずれも、軸径が6〜10mm程度の軸部に外径が20mm程度のスクリュ部(スクリュピッチ:40mm程度、条数:1条又は2条)が螺旋状に巻装されたスクリュ部材(オーガスクリュ)である。また、2つの搬送スクリュ13b1、13b2の回転数(通常時の回転数である。)は、それぞれ、700rpm程度に設定されている。
なお、2つの搬送スクリュ13b1、13b2は、いずれも、長手方向他端側(図3の左方である。)に、螺旋方向とスクリュピッチとが異なるスクリュ部(搬送経路延在部スクリュ部)が形成されているが、これについては後で詳しく説明する。
ここで、第1搬送スクリュ13b1による第1搬送経路と、第2搬送スクリュ13b2による第2搬送経路と、は壁部によって隔絶されている。
図3及び図4を参照して、第2搬送スクリュ13b2による第2搬送経路の下流側と、第1搬送スクリュ13b1による第1搬送経路の上流側と、は第2中継部13gを介して連通している。第2搬送スクリュ13b2による第2搬送経路の下流側に達した現像剤Gが、第2中継部13gにて自重落下して、第1搬送経路の上流側に達することになる。
また、図3及び図4を参照して、第1搬送スクリュ13b1による第1搬送経路の下流側と、第2搬送スクリュ13b2による第2搬送経路の上流側と、は第1中継部13fを介して連通している。そして、第1搬送スクリュ13b1による第1搬送経路にて現像ローラ13a上に供給されなかった現像剤Gが、第1中継部13fの近傍に留まって盛り上がって、第1中継部13fを介して第2搬送スクリュ13b2による第2搬送経路の上流側に流入(搬送)されることになる。
なお、第1中継部13fにおける現像剤の搬送性(第1搬送経路から第2搬送経路への重力方向に逆らった現像剤の受け渡しである。)を向上させるために、第1搬送スクリュ13b1の下流側の位置(第1中継部13fに対応する位置である。)に、パドル形状部などを設けることもできる。
このような構成により、2つの搬送スクリュ13b1、13b2によって、現像装置13において現像剤Gを長手方向に循環させる循環経路が形成されることになる。すなわち、現像装置13が稼動されると、装置内に収容された現像剤Gは図3及び図4中の破線矢印で示す時計方向に流動する。そして、このように、現像ローラ13aに対する現像剤Gの供給経路(第1搬送スクリュ13b1による第1搬送経路である。)と、現像ローラ13aから離脱する現像剤Gの回収経路(第2搬送スクリュ13b2による第2搬送経路である。)と、を分離することで、感光体ドラム11上に形成するトナー像の濃度偏差を小さくすることができる。
なお、第1搬送スクリュ13b1による搬送経路中には、装置内を循環する現像剤のトナー濃度を検知する磁気センサ13m(トナー濃度検知手段)が設置されている。そして、磁気センサ13mによって検知されるトナー濃度の情報に基いて、トナー容器28からトナー補給口13e(第2搬送経路延在部であって、第1中継部13fの近傍に配設されている。)を介して現像装置13内に向けて新品のトナーT(補給トナー)が補給される。
また、図4を参照して、第1搬送経路では、現像剤を長手方向に搬送しながら現像ローラ13aへの現像剤の供給をおこなうために、第1中継部13fの近傍を除き、上流側から下流側に向かうにしたがって現像剤Gの剤面が低くなっていく。これに対して、第2搬送経路では、現像剤を長手方向に搬送しながら現像ローラ13aから離脱した現像剤の回収をおこなうために、上流側から下流側に向かうにしたがって現像剤Gの剤面が高くなっていく。
ここで、図2を参照して、本実施の形態における現像装置13には、現像ローラ13aに対向する位置に、第1搬送経路と第2搬送経路とを仕切る仕切り部材13d(分離板)が設けられている。換言すると、現像ローラ13aに対向する位置であって、第1搬送経路と第2搬送経路との間に、現像ローラ13aから離脱された現像剤Gが現像ローラ13aに再び担持されるのを低減するための仕切り部材13dが設けられている。
詳しくは、仕切り部材13dは、第1搬送経路と第2搬送経路とを隔絶する壁部として機能していて、現像ローラ13aに向けて突出するように形成されている。また、仕切り部材13dは、現像ケース13k(図2においてハッチングで示すケース部材である。)と一体的に形成されている。仕切り部材13dは、現像ローラ13aに対向する対向面と現像ローラ13aとのギャップCGが2mm以下(好ましくは、0.1〜0.5mmである。)になるように形成されている。本実施の形態では、ギャップCGが0.3mmに設定されている。
なお、仕切り部材13dは、非磁性材料で形成されているために、磁性材であるキャリアが仕切り部材13dに磁気的に吸着して第2搬送経路内の現像剤の流動を阻害したり第1搬送経路への現像剤の移動を促進したりする不具合が低減される。
また、図2、図4等を参照して、第2搬送スクリュ13b2による第2搬送経路の上方の位置には、現像ケース13kに開口部が形成されていて、その開口部を覆うように脱気フィルタ13pが設置されている。脱気フィルタ13pは、トナーTやキャリアCの粒径よりも小さなメッシュからなり、空気のみが通過できるように形成されている。
これにより、現像装置13の内部の圧力が上昇して現像装置13の隙間からトナーが飛散する不具合が軽減される。
以下、本実施の形態において用いられる現像剤Gについて、簡単に説明する。
本実施の形態において用いられるトナーT(現像剤G中のトナー、トナー容器28中のトナーである。)は、重合トナーであって、結着樹脂として、スチレン−アクリロニトリル−アクリル酸エステル共重合体等のスチレン系樹脂(スチレン又はスチレン置換体を含む単重合体又は共重合体)、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、又は、それらを複合したもの、等を用いることができる。また、これらの重合トナーの製造方法(重合方法)としては、塊状重合、溶液重合、乳化重合、懸濁重合等を用いることができる。
また、トナーTの外添剤としては、無機微粒子(例えば、シリカ1.0重量%、酸化チタン0.5重量%のものである。)を用いることが好ましい。さらに、離型剤として、酸化ライスワックス、低分子量ポリプロピレンワックス、カルナウバワックス、等を用いることができる。また、必要に応じて、帯電制御剤を含有させることもできる。
また、本実施の形態において用いられるトナーTは、体積平均粒径が5.8μmの小径トナーであり、粒径が5μm以下のものが60〜80個数%になるように形成されている。
なお、本実施の形態では重合トナーを用いたが、粉砕トナーを用いることもできる。
本実施の形態において用いられる現像剤G中のキャリアCは、重量平均粒径が20〜60μmになるように形成された小径キャリアである。なお、本実施の形態では、重量平均粒径が35μmになるように形成されたキャリアCを用いている。
詳しくは、キャリアCは、芯材となるフェライト粒子に、膜厚が0.5μmのメチルメタクリレート樹脂(MMA)をコートして、上述した粒径になるように形成したものである。また、キャリアCとしては、マグネタイトを芯材としたコーティングキャリアを用いることもできる。
このような小粒径のキャリアCを用いることで、出力画像のベタ均一性やハーフトーン画質を向上させることができる。また、このような小粒径のキャリアCは、トナーのキャリア被覆率を高められるため、高画質化に適した小粒径トナーとの相性が良好である。
以下、本実施の形態の現像装置13における、特徴的な構成・動作について説明する。
図3及び図4を参照して、本実施の形態における現像装置13には、先に説明した第1搬送経路(供給経路)と第2搬送経路(回収経路)とは別に、第3搬送経路(補給トナー循環経路)が設けられている。
この第3搬送経路は、第1中継部13fを介して第2搬送経路の上流側に流入した現像剤Gの一部を分離して第2搬送経路から離れる長手方向(図3(A)、図4の左方である。)に搬送した後に、第1搬送経路に近づく長手方向(図3(B)、図4の右方である。)に搬送して第1中継部13fの位置で第1搬送経路の下流側に搬送された現像剤Gに合流させるものである。そして、この第3搬送経路には、第3搬送経路にて搬送される現像剤Gにトナー(補給トナー)を補給することを可能にするトナー補給口13eが設けられている。
すなわち、第3搬送経路は、現像ローラ13aに現像剤を供給・回収する時計方向の循環経路(第1搬送経路及び第2循環経路)に対して画像領域の外側の範囲で隣接するように、トナー補給口13eから補給された補給トナーを現像剤に混合しながら反時計方向に循環させて、第1搬送経路と第2搬送経路とからなる循環経路に合流させる経路である。
詳しくは、第3搬送経路には、第1搬送経路に沿って長手方向の他端側(図3(B)、図4の左方である。)に延在する第1搬送経路延在部と、第2搬送経路に沿って長手方向の他端側(図3(A)、図4の左方である。)に延在する第2搬送経路延在部と、第2搬送経路延在部の下流側と、前記第1搬送経路延在部の上流側と、を連通させる第3中継部13hと、が設けられている。第2搬送経路延在部は、第1搬送経路延在部の上方に配設されている。
そして、第2搬送スクリュ13b1(第2搬送部材)は、現像ローラ13aに対向する第2搬送経路から第3搬送経路における第2搬送経路延在部にまで延在するように形成されていて、第2搬送経路延在部におけるスクリュ部(第2搬送経路延在部スクリュ部13b22)の螺旋方向が第2搬送経路におけるスクリュ部(第2搬送経路スクリュ部13b21)の螺旋方向と異なるように形成されている。このような構成により、第2搬送スクリュ13b2が所定方向に回転駆動されると、第1中継部13fから流入した現像剤Gは、その一部が第2搬送経路において図3(A)、図4の左方から右方に向けて搬送されて、その他のものが第3搬送経路(第2搬送経路延在部)において図3(A)、図4の右方から左方に向けて搬送されることになる。そして、第2搬送経路の下流側(右方)に搬送された現像剤Gは先に説明したように第2中継部13gを介して第1搬送経路に流入されて、第2搬送経路延在部の下流側(左方)に搬送された現像剤Gは第3中継部13hを介して第1搬送経路延在部に自重落下して流入されることになる。
また、第2搬送経路延在部の上方にはトナー補給口13eが設けられていて、第2搬送経路延在部にて搬送される現像剤Gに補給トナーTが混合されることになる。
同様に、第1搬送スクリュ13b1(第1搬送部材)は、現像ローラ13aに対向する第1搬送経路から第3搬送経路における第1搬送経路延在部にまで延在するように形成されていて、第1搬送経路延在部におけるスクリュ部(第1搬送経路延在部スクリュ部13b12)の螺旋方向が第1搬送経路におけるスクリュ部(第1搬送経路スクリュ部13b11)の螺旋方向と異なるように形成されている。このような構成により、第1搬送スクリュ13b1が所定方向に回転駆動されると、先に説明したように第2中継部13gから流入した現像剤Gは第1搬送経路において図3(B)、図4の右方から左方に向けて搬送されて、第3搬送経路(第1搬送経路延在部)において第3中継部13hから流入した現像剤G(補給トナーTが混合されたものである。)は図3(B)、図4の左方から右方に向けて搬送されて、これらの現像剤Gが第1中継部13fの位置で合流して第1中継部13fを介して第2搬送経路(及び、第2搬送経路延在部)に流入されることになる。そして、このような、第1搬送経路及び第2搬送経路からなる循環経路における現像剤Gの循環と、第3搬送経路における現像剤Gの循環と、が組み合わされながら繰り返されることになる。
このように、現像ローラ13aに現像剤を供給・回収する循環経路(第1搬送経路及び第2循環経路)に対して離れる方向に隣接するように、トナー補給口13eから補給された補給トナーTを現像剤Gに比較的長い時間(搬送距離)をかけて撹拌・混合した後に第1搬送経路と第2搬送経路とからなる循環経路に合流させる第3搬送経路を設けることで、2つの搬送スクリュ13b1、13b2を高速で回転させていても、現像装置13内に補給されたトナーTを循環経路にて搬送される現像剤Gに充分に混合されることができる。そのため、補給トナーTが現像剤Gに充分に混合されずに、現像装置13内でトナーTが舞い上がってトナー飛散が生じたり脱気フィルタ13pに目詰まりが生じたりする不具合や、補給トナーTの摩擦帯電が不充分になって出力画像上に画像濃度低下等の異常画像が発生する不具合などを防止することができる。
すなわち、図5に示すように、従来の現像装置130は、トナー補給口13eから補給されたトナーTが、第1中継部13fの位置で現像剤Gに混合されて第2搬送スクリュ130b2による第2搬送経路を移動することになるが、そのとき比重の小さなほとんどの補給トナーTが現像剤Gの剤面に浮いた状態になっていて、現像剤G中に充分に混合・分散されていない。この状態の現像剤G(及び、
補給トナーT)は、第2中継部13gで第1搬送経路に向けて自重落下するときに混合・分散がある程度促進されるものの、充分に混合されていない状態で第1搬送経路において現像ローラ13aに供給されてしまうことになる。そのため、補給トナーTの混合不良による、トナー飛散、脱気フィルタ13pの目詰まり、補給トナーTの摩擦帯電不良等の不具合が生じやすくなっていた。本実施の形態における現像装置13は、上述した特徴的な構成を有するがゆえ、このような不具合が確実に軽減されることになる。
特に、本実施の形態における第3搬送経路は、第2搬送経路延在部において現像剤Gの剤面上に比重の小さい補給トナーが上方から降りかかった状態で搬送されても、その状態の現像剤Gが第3中継部13hを介して自重落下するときに補給トナーTが現像剤G中に分散されて第1搬送経路延在部に流入され、さらに第1中継部13fで第1搬送経路から搬送された現像剤Gと合流して盛り上がりながら補給トナーTが現像剤G中にさらに分散されることになるため、上述した効果が確実に発揮されることになる。すなわち、本実施の形態では、第3搬送経路にて、現像剤G中に補給トナーTが入り込むように上下方向にも繰り返し充分に撹拌・混合されて、第1搬送経路と第2搬送経路とからなる循環経路に供給されることになる。
ここで、本実施の形態において、第3搬送経路は、現像剤Gを搬送する搬送速度が、第1搬送経路及び前記第2搬送経路(現像ローラ13aに対向する循環経路である。)において現像剤Gを搬送する搬送速度に比べて遅くなるように構成されている。
詳しくは、第1搬送スクリュ13b1(第1搬送部材)は、第1搬送経路延在部スクリュ部13b12(第1搬送経路延在部におけるスクリュ部)のスクリュピッチ(スクリュ部の螺旋の間隔である。)が、第1搬送経路スクリュ部13b11(第1搬送経路におけるスクリュ部)のスクリュピッチに比べて小さくなるように形成されている。また、第2搬送スクリュ13b2(第2搬送部材)は、第2搬送経路延在部スクリュ部13b22(第2搬送経路延在部におけるスクリュ部)のスクリュピッチが、第2搬送経路スクリュ部13b21(第2搬送経路におけるスクリュ部)のスクリュピッチに比べて小さくなるように形成されている。
このような構成により、2つの搬送スクリュ13b1、13b2が高速で回転されていて、第1搬送経路及び第2搬送経路からなる循環経路で現像剤Gが比較速いスピードで搬送されていても、第3搬送経路では比較的ゆっくりとしたスピードで補給トナーTを現像剤Gに混合させることができるため、上述した効果がより確実に発揮されることになる。
なお、本実施の形態では、第1搬送経路延在部スクリュ部13b12や第2搬送経路延在部スクリュ部13b22のスクリュピッチが、第1搬送経路スクリュ部13b11や第2搬送経路スクリュ部13b21のスクリュピッチに比べて小さくなるように形成したが、第1搬送経路延在部スクリュ部13b12や第2搬送経路延在部スクリュ部13b22のスクリュ径を、第1搬送経路スクリュ部13b11や第2搬送経路スクリュ部13b21のスクリュ径に比べて小さくなるように形成しても、同様に搬送速度に差異を設けられるため、同様の効果を得ることができる。さらに、上述したスクリュピッチとスクリュ径とのどちらも反映した場合にも、当然に同様の効果を得ることができる。
以上説明したように、本実施の形態では、第1中継部13fを介して第2搬送経路の上流側に流入した現像剤Gの一部を分離して第2搬送経路から離れる長手方向に搬送した後に、第1搬送経路に近づく長手方向に搬送して第1中継部13fの位置で第1搬送経路の下流側に搬送された現像剤Gに合流させる第3搬送経路を設けて、第3搬送経路にて搬送される現像剤GにトナーT(補給トナー)を補給することを可能にするトナー補給口13eを第3搬送経路に設けている。これにより、2つの搬送スクリュ13b1、13b2(搬送部材)が現像ローラ13a(現像剤担持体)に対向するように上下方向に並設された場合であっても、現像装置13内に補給されたトナーTを循環経路にて搬送される現像剤Gに充分に混合させることができる。
なお、本実施の形態では、回収スクリュとして機能する第2搬送スクリュ13b2が供給スクリュとして機能する第1搬送スクリュ13b1の上方に設置されて、ドクターブレード13cが現像ローラ13aの下方に設置された現像装置13に対して、本発明を適用した。これに対して、回収スクリュとして機能する第2搬送スクリュ13b2が供給スクリュとして機能する第1搬送スクリュ13b1の下方に設置されて、ドクターブレード13cが現像ローラ13aの上方に設置された現像装置13に対しても、本発明を適用することができる。
その場合には、本実施の形態のものと比べて第3搬送経路において補給トナーが補給されてからの経路長を長く設定しにくいものの、本実施の形態のものと同様の効果を得ることができる。
また、本実施の形態においては、現像装置13が単体で画像形成装置本体に着脱されるユニットして構成されている画像形成装置に対して、本発明を適用した。しかし、本発明の適用はこれに限定されることなく、作像部の一部又は全部がプロセスカートリッジ化されている画像形成装置に対しても、当然に本発明を適用することができる。その場合、作像部のメンテナンスの作業性が向上することになる。
なお、本願において、「プロセスカートリッジ」とは、像担持体を帯電する帯電部と、像担持体上に形成された潜像を現像する現像部(現像装置)と、像担持体上をクリーニングするクリーニング部とのうち、少なくとも1つと、像担持体とが、一体化されて、画像形成装置本体に対して着脱可能に設置されるユニットと定義する。
なお、本発明が本実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、本実施の形態の中で示唆した以外にも、本実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、前記構成部材の数、位置、形状等は本実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。
1 画像形成装置(画像形成装置本体)、
11、11Y、11C、11M、11BK 感光体ドラム(像担持体)、
13 現像装置(現像部)、
13a 現像ローラ(現像剤担持体)、
13b1 第1搬送スクリュ(第1搬送部材)、
13b2 第2搬送スクリュ(第2搬送部材)、
13b11 第1搬送経路スクリュ部、
13b12 第1搬送経路延在部スクリュ部、
13b21 第2搬送経路スクリュ部、
13b22 第2搬送経路延在部スクリュ部、
13c ドクターブレード(現像剤規制部材)、
13f 第1中継部、
13g 第2中継部、
13h 第3中継部、
13p 脱気フィルタ、
G 現像剤(2成分現像剤)、 T トナー、 C キャリア。
特開2012−133212号公報

Claims (8)

  1. キャリアとトナーとを有する現像剤を収容するとともに、像担持体上に形成される潜像を現像する現像装置であって、
    前記像担持体に対向するとともに、現像剤を担持する現像剤担持体と、
    前記現像剤担持体に対向するとともに、現像剤を長手方向の一端側から他端側に向けて搬送しながら前記現像剤担持体に現像剤を供給する第1搬送部材と、
    前記現像剤担持体に対向するとともに、前記現像剤担持体から離脱された現像剤を長手方向の他端側から一端側に向けて搬送する第2搬送部材と、
    前記第1搬送部材による第1搬送経路の下流側と、前記第2搬送部材による第2搬送経路の上流側と、を連通させる第1中継部と、
    前記第2搬送経路の下流側と、前記第1搬送経路の上流側と、を連通させる第2中継部と、
    前記第1中継部を介して前記第2搬送経路の上流側に流入した現像剤の一部を分離して前記第2搬送経路から離れる長手方向に搬送した後に、前記第1搬送経路に近づく長手方向に搬送して前記第1中継部の位置で前記第1搬送経路の下流側に搬送された現像剤に合流させる第3搬送経路と、
    を備え、
    前記第3搬送経路は、当該第3搬送経路にて搬送される現像剤にトナーを補給することを可能にするトナー補給口を具備したことを特徴とする現像装置。
  2. 前記第3搬送経路は、現像剤を搬送する搬送速度が、前記第1搬送経路及び前記第2搬送経路において現像剤を搬送する搬送速度に比べて遅くなるように構成されたことを特徴とする請求項1に記載の現像装置。
  3. 前記第3搬送経路は、
    前記第1搬送経路に沿って長手方向の他端側に延在する第1搬送経路延在部と、
    前記第2搬送経路に沿って長手方向の他端側に延在する第2搬送経路延在部と、
    前記第2搬送経路延在部の下流側と、前記第1搬送経路延在部の上流側と、を連通させる第3中継部と、
    を具備したことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の現像装置。
  4. 前記第1搬送部材は、軸部にスクリュ部が螺旋状に巻装されたスクリュ部材であって、前記第1搬送経路延在部にまで延在するように形成されて、前記第1搬送経路延在部におけるスクリュ部の螺旋方向が前記第1搬送経路におけるスクリュ部の螺旋方向と異なるように形成され、
    前記第2搬送部材は、軸部にスクリュ部が螺旋状に巻装されたスクリュ部材であって、前記第2搬送経路延在部にまで延在するように形成されて、前記第2搬送経路延在部におけるスクリュ部の螺旋方向が前記第2搬送経路におけるスクリュ部の螺旋方向と異なるように形成されたことを特徴とする請求項3に記載の現像装置。
  5. 前記第1搬送部材は、前記第1搬送経路延在部におけるスクリュ部のスクリュ径又は/及びスクリュピッチが前記第1搬送経路におけるスクリュ部のスクリュ径又は/及びスクリュピッチに比べて小さくなるように形成され、
    前記第2搬送部材は、前記第2搬送経路延在部におけるスクリュ部のスクリュ径又は/及びスクリュピッチが前記第2搬送経路におけるスクリュ部のスクリュ径又は/及びスクリュピッチに比べて小さくなるように形成されたことを特徴とする請求項4に記載の現像装置。
  6. 前記第1搬送部材は、前記第2搬送部材の下方に配設されたことを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれかに記載の現像装置。
  7. 画像形成装置の装置本体に対して着脱可能に設置されるプロセスカートリッジであって、
    請求項1〜請求項6のいずれかに記載の現像装置と前記像担持体とが一体化されたことを特徴とするプロセスカートリッジ。
  8. 請求項1〜請求項6のいずれかに記載の現像装置と前記像担持体とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
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