JP2017111302A - 現像装置およびそれを備えた画像形成装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】フィルターの目詰まりを抑制することが可能な現像装置およびそれを備えた画像形成装置を提供する。【解決手段】この画像形成装置100は、現像容器20と、現像容器20内の現像剤を撹拌搬送する撹拌搬送スクリュー25aおよび供給搬送スクリュー25bと、現像剤を担持する磁気ローラー30と、を備える。現像容器20は、通気口20cを有し、現像容器20には、通気口20cを通過するトナーを捕捉するフィルター40が通気口20cを塞ぐように設けられている。現像容器20の外部には、現像容器20内の空気を通気口20cを通過させて現像容器20の外部に排出する吸気ファン50がフィルター40に接触するように設けられている。【選択図】図2

Description

本発明は、現像装置およびそれを備えた画像形成装置に関し、特に、空気を排出するための通気口が設けられた現像容器を有する現像装置およびそれを備えた画像形成装置に関する。
電子写真方式の画像形成装置は、原稿画像から読み取られた画像情報、或いはコンピューター等の外部機器から伝送等された画像情報に基づく光を像担持体(感光体ドラム)の周面に照射して静電潜像を形成し、この静電潜像に現像装置からトナーを供給してトナー像を形成させた後、当該トナー像を用紙に転写する。転写処理後の用紙は、トナー像の定着処理が施されたのち外部へ排出される。
ところで、近年、画像形成装置において、カラー印刷化や高速処理化の進行に伴い装置構成が複雑になると共に、高速処理化に対応するべく現像装置内でのトナー攪拌部材(撹拌搬送部材)の高速回転が余儀なくされ、これにより現像装置の内圧が大気圧より高い正圧になり易くなっている。現像装置内が正圧になると、現像装置内からトナーが感光体ドラムへ供給されるに際し、トナーの一部が飛散トナーとなって感光体ドラムに対向する現像装置の開口部(トナー供給口)から漏出し、画像形成装置の内部を汚染する。
特に、磁性キャリアとトナーとを含む二成分現像剤を用い、現像剤を担持する磁気ローラー(現像剤担持体)と、トナーのみを担持する現像ローラー(トナー担持体)とを用いる現像方式では、現像ローラーと磁気ローラーとの対向部分において、磁気ローラー上に形成された磁気ブラシによって現像ローラーから現像に使用されなかったトナーが引き剥がされる。そのため、現像ローラーと磁気ローラーとの対向部分の近傍においてトナーの浮遊が発生し易くなり、浮遊したトナーが飛散トナーとなって漏出する。
上述したような不具合を解消するべく、現像容器の通気口に繋がるダクトと、ダクトに設けられるとともに現像容器内部の空気を吸引する吸気ファンと、ダクトに設けられるとともにダクトを通過する空気流に含まれるトナーを捕集するフィルターと、を備えた画像形成装置が知られている。この画像形成装置では、現像容器内部の空気をダクトから排気することによって、現像装置内で浮遊するトナーが感光体ドラム側に漏出するのを抑制することができる。
なお、現像容器の通気口に繋がるダクトと、現像容器内部の空気を吸引する吸気ファンと、トナーを捕集するフィルターと、を備えた画像形成装置は、例えば特許文献1に開示されている。
特開2012−194224号公報
しかしながら、ダクトに吸気ファンおよびフィルターを設けた従来の画像形成装置では、フィルターがトナーを大量に捕集すると、フィルターがトナーで目詰まりを起こすので、吸気ファンによる空気の吸引力が低下するという問題点がある。
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、フィルターの目詰まりを抑制することが可能な現像装置およびそれを備えた画像形成装置を提供することである。
上記目的を達成するために、本発明の第1の構成の画像形成装置は、現像剤を収容する現像容器と、現像容器内の現像剤を撹拌搬送する撹拌搬送部材と、撹拌搬送部材から供給される現像剤を担持する現像剤担持体と、を備える。現像容器は、通気口を有し、現像容器には、通気口を通過するトナーを捕捉するフィルターが通気口を塞ぐように設けられており、現像容器の外部には、現像容器内の空気を通気口を通過させて現像容器の外部に排出する吸気ファンがフィルターに接触するように設けられている。
本発明の第1の構成によれば、現像容器内の空気を通気口を通過させて現像容器の外部に排出する吸気ファンがフィルターに接触するように設けられている。これにより、フィルターに捕捉されたトナーは、吸気ファンの振動によって落下する。このため、フィルターがトナーにより目詰まりを起こすのを抑制することができるので、吸気ファンによる空気の吸引力が低下するのを抑制することができる。
また、フィルターを振動させるための振動部材を別途設ける必要がないので、部品点数が増加するのを抑制することができる。
また、フィルターから落下するトナーは、現像容器内に落下し撹拌されて再度現像動作に用いられるので、トナー消費量を抑えることができる。
本発明の一実施形態の現像装置を備えた画像形成装置の構造を概略的に示した断面図である。 本発明の一実施形態の現像装置の構造を示した側面断面図である。 本発明の一実施形態の現像装置の通気口周辺の構造を示した側面断面図である。 本発明の一実施形態の現像装置の構造を示した斜視図である。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図1〜図4を参照して、本発明の一実施形態による現像装置3a〜3dを備えた画像形成装置100について説明する。画像形成装置100(ここではカラープリンター)本体内には4つの画像形成部Pa、Pb、Pc及びPdが、搬送方向上流側(図1では右側)から順に配設されている。これらの画像形成部Pa〜Pdは、異なる4色(シアン、マゼンタ、イエロー及びブラック)の画像に対応して設けられており、それぞれ帯電、露光、現像及び転写の各工程によりシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの画像を順次形成する。
これらの画像形成部Pa〜Pdには、各色の可視像(トナー像)を担持する感光体ドラム(像担持体)1a、1b、1c及び1dが配設されており、さらに駆動手段(図示せず)により図1において時計回りに回転する中間転写ベルト(中間転写体)8が各画像形成部Pa〜Pdに隣接して設けられている。これらの感光体ドラム1a〜1d上に形成されたトナー像が、各感光体ドラム1a〜1dに当接しながら移動する中間転写ベルト8上に順次一次転写されて重畳される。その後、中間転写ベルト8上に一次転写されたトナー像は、二次転写ローラー9の作用によって記録媒体の一例としての転写紙P上に二次転写される。さらに、トナー像が二次転写された転写紙Pは、定着部13においてトナー像が定着された後、画像形成装置100本体より排出される。感光体ドラム1a〜1dを図1において反時計回りに回転させながら、各感光体ドラム1a〜1dに対する画像形成プロセスが実行される。
トナー像が二次転写される転写紙Pは、画像形成装置100の本体下部に配置された用紙カセット16内に収容されており、給紙ローラー12a及びレジストローラー対12bを介して二次転写ローラー9と後述する中間転写ベルト8の駆動ローラー11とのニップ部へと搬送される。中間転写ベルト8には誘電体樹脂製のシートが用いられ、継ぎ目を有しない(シームレス)ベルトが主に用いられる。また、二次転写ローラー9の下流側には中間転写ベルト8表面に残存するトナー等を除去するためのブレード状のベルトクリーナー19が配置されている。
次に、画像形成部Pa〜Pdについて説明する。回転可能に配設された感光体ドラム1a〜1dの周囲及び下方には、感光体ドラム1a〜1dを帯電させる帯電器2a、2b、2c及び2dと、各感光体ドラム1a〜1dに画像情報を露光する露光装置5と、感光体ドラム1a〜1d上にトナー像を形成する現像装置3a、3b、3c及び3dと、感光体ドラム1a〜1d上に残留した現像剤(トナー)等を除去するクリーニング部7a、7b、7c及び7dが設けられている。
パソコン等の上位装置から画像データが入力されると、先ず、帯電器2a〜2dによって感光体ドラム1a〜1dの表面を一様に帯電させ、次いで露光装置5によって画像データに応じて光照射し、各感光体ドラム1a〜1d上に画像データに応じた静電潜像を形成する。現像装置3a〜3dには、それぞれシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの各色のトナーを含む二成分現像剤が所定量充填されている。なお、後述のトナー像の形成によって各現像装置3a〜3d内に充填された二成分現像剤中のトナーの割合が規定値を下回った場合にはトナーコンテナ(補給部)4a〜4dから各現像装置3a〜3dにトナーが補給される。この現像剤中のトナーは、現像装置3a〜3dにより感光体ドラム1a〜1d上に供給され、静電的に付着することにより、露光装置5からの露光により形成された静電潜像に応じたトナー像が形成される。
そして、一次転写ローラー6a〜6dにより一次転写ローラー6a〜6dと感光体ドラム1a〜1dとの間に所定の転写電圧で電界が付与され、感光体ドラム1a〜1d上のシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックのトナー像が中間転写ベルト8上に一次転写される。これらの4色の画像は、所定のフルカラー画像形成のために予め定められた所定の位置関係をもって形成される。その後、引き続き行われる新たな静電潜像の形成に備え、一次転写後に感光体ドラム1a〜1dの表面に残留したトナー等がクリーニング部7a〜7dにより除去される。
中間転写ベルト8は、上流側の従動ローラー10と、下流側の駆動ローラー11とに掛け渡されており、駆動モーター(図示せず)による駆動ローラー11の回転に伴い中間転写ベルト8が時計回りに回転を開始すると、転写紙Pがレジストローラー対12bから所定のタイミングで駆動ローラー11とこれに隣接して設けられた二次転写ローラー9とのニップ部(二次転写ニップ部)へ搬送され、中間転写ベルト8上のフルカラー画像が転写紙P上に二次転写される。トナー像が二次転写された転写紙Pは定着部13へと搬送される。
定着部13に搬送された転写紙Pは、定着ローラー対13aにより加熱及び加圧されてトナー像が転写紙Pの表面に定着され、所定のフルカラー画像が形成される。フルカラー画像が形成された転写紙Pは、複数方向に分岐した分岐部14によって搬送方向が振り分けられる。転写紙Pの片面のみに画像を形成する場合は、そのまま排出ローラー対15によって排出トレイ17に排出される。
一方、転写紙Pの両面に画像を形成する場合は、定着部13を通過した転写紙Pの一部を一旦排出ローラー対15から装置外部にまで突出させる。そして、転写紙Pの後端が分岐部14を通過した後に排出ローラー対15を逆回転させるとともに分岐部14の搬送方向を切り換える。これにより、転写紙Pは後端から用紙搬送路18に振り分けられ、画像面を反転させた状態で二次転写ニップ部に再搬送される。そして、中間転写ベルト8上に形成された次のトナー像が、二次転写ローラー9によって転写紙Pの画像が形成されていない面に二次転写される。トナー像が二次転写された転写紙Pは、定着部13に搬送されてトナー像が定着された後、排出トレイ17に排出される。
次に、図2を参照して、現像装置3aの詳細構造について説明する。なお、以下の説明では図1の画像形成部Paに配置される現像装置3aを例示するが、画像形成部Pb〜Pdに配置される現像装置3b〜3dの構成についても基本的に同様であるため説明を省略する。
図2に示すように、現像装置3aは、磁性キャリアとトナーとを含む二成分現像剤(以下、単に現像剤と呼ぶ)が収納される現像容器(ケーシング)20を備えており、現像容器20は仕切壁20aによって攪拌搬送室21、供給搬送室22に区画されている。攪拌搬送室21及び供給搬送室22には、トナーコンテナ4a(図1参照)から供給されるトナーを磁性キャリアと混合して攪拌し、帯電させるための攪拌搬送スクリュー25a及び供給搬送スクリュー25b(撹拌搬送部材)がそれぞれ回転可能に配設されている。
そして、攪拌搬送スクリュー25a及び供給搬送スクリュー25bによって現像剤が攪拌されつつ軸方向(図2の紙面と垂直な方向)に搬送され、仕切壁20aの両端部に形成された不図示の現像剤通過路を介して攪拌搬送室21、供給搬送室22間を循環する。即ち、攪拌搬送室21、供給搬送室22、現像剤通過路によって現像容器20内に現像剤の循環経路が形成されている。
現像容器20は図2の左斜め上方に延在しており、現像容器20内において供給搬送スクリュー25bの上方には磁気ローラー(現像剤担持体)30が配置され、磁気ローラー30の左斜め上方には現像ローラー(トナー担持体)31が対向配置されている。そして、現像ローラー31の外周面の一部が現像容器20の開口部20bから露出し、感光体ドラム1a(図1参照)に対向している。磁気ローラー30および現像ローラー31は、それぞれ図2において時計回り方向に回転する。
磁気ローラー30は、図2において時計回り方向に回転する非磁性の回転スリーブと、回転スリーブに内包される複数の磁極を有する固定マグネット体で構成されている。
現像ローラー31は、図2において時計回り方向に回転する円筒状の現像スリーブと、現像スリーブ内に固定された現像ローラー側磁極で構成されており、磁気ローラー30と現像ローラー31とはその対向位置において所定のギャップをもって対向している。現像ローラー側磁極は、固定マグネット体の対向する磁極と異極性である。
また、現像容器20には穂切りブレード35が磁気ローラー30の長手方向(図2の紙面と垂直方向)に沿って取り付けられており、穂切りブレード35は、磁気ローラー30の回転方向(図2の時計回り方向)に対し、現像ローラー31と磁気ローラー30との対向領域Rよりも上流側に位置付けられている。そして、穂切りブレード35の先端部と磁気ローラー30表面との間には僅かな隙間(ギャップ)が形成されている。
現像ローラー31には、直流電圧(以下、Vslv(DC)ともいう)及び交流電圧(以下、Vslv(AC)ともいう)が印加され、磁気ローラー30には、直流電圧(以下、Vmag(DC)ともいう)及び交流電圧(以下、Vmag(AC)ともいう)が印加されている。これらの直流電圧及び交流電圧は、現像バイアス電源からバイアス制御回路(いずれも図示せず)を経由して現像ローラー31及び磁気ローラー30の各スリーブに印加される。
前述のように、攪拌搬送スクリュー25a及び供給搬送スクリュー25bによって、現像剤が攪拌されつつ現像容器20内の攪拌搬送室21及び供給搬送室22を循環してトナーが帯電し、供給搬送スクリュー25bによって現像剤が磁気ローラー30に搬送される。そして、磁気ローラー30上に磁気ブラシ(図示せず)を形成し、磁気ローラー30上の磁気ブラシは穂切りブレード35によって層厚規制された後、磁気ローラー30と現像ローラー31との対向領域Rに搬送される。そして、磁気ローラー30に印加されるVmag(DC)と現像ローラー31に印加されるVslv(DC)との電位差ΔV、及び磁界によって現像ローラー31上にトナー薄層が形成される。
現像ローラー31上のトナー層厚は現像剤の抵抗や磁気ローラー30と現像ローラー31との回転速度差等によっても変化するが、磁気ローラー30と現像ローラー31との間の電位差ΔVによって制御することができる。この電位差ΔVを大きくすると現像ローラー31上のトナー層は厚くなり、電位差ΔVを小さくするとトナー層は薄くなる。
磁気ブラシによって現像ローラー31上に形成されたトナー薄層は、現像ローラー31の回転によって感光体ドラム1aと現像ローラー31との対向領域(現像領域)に搬送される。現像ローラー31には所定のバイアスが印加されているため、感光体ドラム1aとの間の電位差によって現像ローラー31から感光体ドラム1aにトナーが飛翔し、感光体ドラム1a上の静電潜像が現像される。
現像に用いられずに現像ローラー31に残ったトナーは、現像ローラー31の回転により再度現像ローラー31と磁気ローラー30との対向領域Rに搬送され、磁気ローラー30上の磁気ブラシによって回収される。そして、磁気ブラシは磁気ローラー30の固定マグネット体の同極部分で磁気ローラー30から引き剥がされた後、供給搬送室22内に落下する。
ここで、現像容器20のうちの現像ローラー31または磁気ローラー30の近傍(本実施形態では、現像ローラー31および磁気ローラー30に対して開口部20bとは反対側で磁気ローラー30の近傍)には、対向領域R周辺の空気および浮遊トナーを吸引するための通気口20cが設けられている。
そして、現像容器20には図3に示すように、通気口20cを通過するトナーを捕捉するフィルター40が通気口20cを塞ぐように設けられている。なお、通気口20cおよびフィルター40は図4に示すように、現像容器20の長手方向の内側寄りの位置に設けられている。フィルター40は図3に示すように、通気口20cよりも大きく形成されており、現像容器20の外面に固定されている。なお、フィルター40のメッシュサイズはトナー粒子径(約4〜5μm)よりも小さいサイズ(約1〜3μm)に形成されており、フィルター40はトナーを通過させない。
また、現像容器20の外部には、現像容器20内の空気を通気口20cを通過させて現像容器20の外部に排出する吸気ファン50が、フィルター40に接触するように設けられている。
具体的には、吸気ファン50は、本体部51と、本体部51の内部に配置される内部容器52、振動板53および圧電素子54と、によって構成される圧電ファンである。なお、吸気ファン50の最大静圧は、約1kPaである。
本体部51の通気口20c側の部分には、空気を吸引するための吸気口51aが形成されており、本体部51の通気口20cとは反対側の部分には、空気を排出するための第1排気口51bが形成されている。第1排気口51bは、吸気口51aよりも空気通過断面が小さくなるように形成されている。
内部容器52は、図示しない支持部により本体部51の内面に固定されている。内部容器52は、内部に空気を収容するように形成されているとともに、内部容器52の通気口20c側の部分(フィルター40との対向面)には、開口が形成されている。また、本体部51の通気口20cとは反対側の部分には、空気を排出するための第2排気口52aが本体部51の第1排気口51bと同方向に延びるように形成されている。
振動板53は、内部容器52の開口を塞ぐように内部容器52に取り付けられている。圧電素子54は、振動板53の中央部に固定されているとともに、フィルター40から所定の距離を隔てて配置されている。なお、圧電素子54は振動板53の厚み方向に振動する。このため、吸気ファン50全体が、振動板53の厚み方向、すなわちフィルター40の厚み方向に振動する。
この吸気ファン50では、圧電素子54の振動動作によって振動板53が振動し、内部容器52の内部空間が拡張と収縮とを繰り返す。内部容器52の内部空間が拡張すると、図3の実線矢印で示すように、現像容器20の空気が本体部51に吸引され、内部容器52の内部空間に流入する。その一方、内部容器52の内部空間が収縮すると、図3の破線矢印で示すように、内部容器52の内部空間の空気が本体部51の第1排気口51bを通過して現像容器20の外部に排出される。そして、内部容器52の内部空間が拡張と収縮とを繰り返すことによって、現像容器20の空気が通気口20cを介して現像容器20の外部に排出され、空気と共に吸引されたトナーは、フィルター40によって捕捉される。
また、吸気ファン50は、通気口20cよりも小さく形成されている。吸気ファン50は、フィルター40の外面のうちの通気口20cに対応する吸引領域の内側に接着されている。このため、圧電素子54の振動動作によって吸気ファン50が振動すると、吸気ファン50の振動はフィルター40に効率良く伝達される。
本実施形態では、上記のように、現像容器20内の空気を通気口20cを通過させて現像容器20の外部に排出する吸気ファン50が、フィルター40に接触するように設けられている。これにより、フィルター40に捕捉されたトナーは、吸気ファン50の振動によって落下する。このため、フィルター40がトナーにより目詰まりを起こすのを抑制することができるので、吸気ファン50による空気の吸引力が低下するのを抑制することができる。その結果、フィルター40を交換する必要がないので、現像装置3a〜3dのメンテナンス性が低下するのを抑制することができる。
また、フィルター40を振動させるための振動部材を別途設ける必要がないので、部品点数が増加するのを抑制することができる。
また、フィルター40から落下するトナーは、現像容器20内に落下し撹拌されて再度現像動作に用いられるので、トナー消費量を抑えることができる。
また、上記のように、吸気ファン50は、圧電素子54を有する圧電ファンである。これにより、吸気ファン50の吸気動作時における圧電素子54の振動動作によって、フィルター40を容易に振動させることができる。また、圧電ファンは最大静圧が比較的大きいので、フィルター40がある程度目詰まりしたとしても、吸引力が低下するのを抑制することができる。
また、上記のように、圧電素子54は、フィルター40の厚み方向に振動する。これにより、フィルター40は厚み方向に振動するので、フィルター40に捕捉されたトナーを効率良く落下させることができる。
また、上記のように、吸気ファン50は、フィルター40の外面のうちの通気口20cに対応する吸引領域の内側に取り付けられている。これにより、フィルター40を吸気ファン50によって効率良く振動させることができる。なお、吸気ファン50を圧電ファンによって構成することによって、吸気ファン50を容易に小型・軽量化することができるので、フィルター40の吸引領域に吸気ファン50を取り付ける構成を容易に実現することができる。
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
例えば、カラープリンターに本発明を適用した例について示したが、本発明はこれに限らない。言うまでもなく、モノクロプリンター、モノクロ複写機、デジタル複合機、ファクシミリ等の、空気を排出するための通気口が設けられた現像容器を有する現像装置を備えた種々の画像形成装置に本発明を適用できる。
また、上記実施形態では、現像剤を担持する磁気ローラー(現像剤担持体)30と、トナーのみを担持する現像ローラー(トナー担持体)31と、を設ける例について示したが、トナーのみを担持する現像ローラー31を設けず、磁気ローラー30から感光体ドラム(像担持体)1a〜1dにトナーを直接供給するように構成してもよい。
また、上記実施形態では、現像容器20の通気口20cに繋がるようにダクトを設けない例について示したが、現像容器20の通気口20cに繋がるダクトを設けてもよい。この場合、現像装置3a〜3d毎に設けられるダクトの下流部を集結して1つのダクトにしてもよい。
3a〜3d 現像装置
20 現像容器
20c 通気口
25a 撹拌搬送スクリュー(撹拌搬送部材)
25b 供給搬送スクリュー(撹拌搬送部材)
30 磁気ローラー(現像剤担持体)
40 フィルター
50 吸気ファン
51 本体部
51b 第1排気口
52 内部容器
52a 第2排気口
53 振動板
54 圧電素子
100 画像形成装置

Claims (6)

  1. 現像剤を収容する現像容器と、
    前記現像容器内の前記現像剤を撹拌搬送する撹拌搬送部材と、
    前記撹拌搬送部材から供給される前記現像剤を担持する現像剤担持体と、
    を備え、
    前記現像容器は、通気口を有し、
    前記現像容器には、前記通気口を通過するトナーを捕捉するフィルターが前記通気口を塞ぐように設けられており、
    前記現像容器の外部には、前記現像容器内の空気を前記通気口を通過させて前記現像容器の外部に排出する吸気ファンが前記フィルターに接触するように設けられていることを特徴とする現像装置。
  2. 前記吸気ファンは、圧電素子を有する圧電ファンであることを特徴とする請求項1に記載の現像装置。
  3. 前記圧電素子は、前記フィルターの厚み方向に振動することを特徴とする請求項2に記載の現像装置。
  4. 前記吸気ファンは、
    前記フィルターに取り付けられる本体部と、
    前記本体部の内部に前記フィルターと所定の間隔を隔てて配置され、前記フィルターとの対向面に開口が形成される内部容器と、
    前記内部容器の前記開口を塞ぐように取り付けられる振動板と、
    前記振動板に固定される前記圧電素子を有し、
    前記本体部の前記通気口と反対側の部分には、第1排気口が形成され、
    前記内部容器の前記通気口と反対側の部分には、前記第1排気口と同方向に延びる第2排気口が形成されていることを特徴とする請求項3に記載の現像装置。
  5. 前記吸気ファンは、前記通気口よりも小さく形成されているとともに、前記フィルターの外面のうちの前記通気口に対応する吸引領域の内側に取り付けられていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1に記載の現像装置。
  6. 請求項1〜5のいずれか1項に記載の現像装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
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JP (1) JP2017111302A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10663881B1 (en) * 2018-12-19 2020-05-26 Fuji Xerox Co., Ltd. Developing device with airflow

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US10663881B1 (en) * 2018-12-19 2020-05-26 Fuji Xerox Co., Ltd. Developing device with airflow

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