JP2019078829A - 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】画像形成時におけるトナー供給ローラーへのトナーの落下、および異物による縦筋画像の発生を抑制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】現像装置は、現像ローラー31と、トナー供給ローラーと、規制ブレード33と、ケーシングと、ブレード保持部60と、振動発生装置42と、を備える。現像ローラーは、像担持体にトナーを供給し、トナー供給ローラーは、現像ローラーにトナーを供給し、規制ブレードは、トナー供給ローラーに所定の間隔を隔て対向配置される。ブレード保持部は、中空状であり規制ブレードの下面に接触配置される。振動発生装置は、規制ブレードを振動させる。規制ブレードは、トナー供給ローラー側の端部が高くなるように傾斜して配置されている。規制ブレードのトナー供給ローラーと反対側の端部とブレード保持部との間にはブレード保持部内のトナー回収部65に連通する隙間が形成される。【選択図】図4

Description

本発明は、像担持体に現像剤を供給する現像装置およびそれを備えた電子写真方式の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。
そこで、例えば特許文献1には、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と、トナーのみを担持する現像ローラーとを用いる現像装置において、現像ローラー又は磁気ローラーと対向するトナー受け支持部材と、トナー受け支持部材の長手方向に沿って配置され現像ローラーから落下するトナーを受けるトナー受け部材と、トナー受け部材を振動させる振動発生手段と、を設けた現像装置が開示されている。
特開2012−208469号公報
特許文献1の構成では、トナー受け部材は磁気ローラー側が低くなるように傾斜して配置されている。そのため、振動発生手段を作動させていない画像形成時においてもトナー受け部材に堆積した塊状のトナーが磁気ローラー側に滑り落ちてしまい、磁気ローラー上の磁気ブラシに付着することがある。塊状のトナーは磁気ローラーから現像ローラーを介して像担持体上に移動し、トナー落ち等の画像不具合を引き起こすおそれがあった。
また、トナーやトナー外添剤の凝集物、ごみ等の異物が磁気ローラーと現像ローラーとのギャップに挟まり、縦筋画像となる場合がある。ギャップに挟まった異物は、磁気ローラーと現像ローラーを画像形成時と逆方向に回転させることにより除去することができる。しかし、従来の構成では除去された異物が回収されずに現像容器内に落下し、現像剤と共に磁気ローラーに供給されて再び磁気ローラーと現像ローラーとのギャップに挟まることで縦筋画像を発生させるおそれがあった。
本発明は、上記問題点に鑑み、画像形成時におけるトナー供給ローラーへのトナーの落下、および異物による縦筋画像の発生を抑制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を目的とする。
上記目的を達成するために本発明の第1の構成は、現像ローラーと、トナー供給ローラーと、規制ブレードと、ケーシングと、ブレード保持部と、振動発生装置と、を備えた現像装置である。現像ローラーは、静電潜像が形成される像担持体と対向して配置され、像担持体との対向領域において像担持体にトナーを供給する。トナー供給ローラーは、現像ローラーと対向して配置され、現像ローラーとの対向領域において現像ローラーにトナーを供給する。規制ブレードは、トナー供給ローラーに所定の間隔を隔てて対向配置される。ケーシングは、現像ローラー、トナー供給ローラー、および規制ブレードを収容する。ブレード保持部は、中空状であって規制ブレードの下面に接触して配置される。振動発生装置は、規制ブレードに固定され、規制ブレードを振動させる。規制ブレードは、トナー供給ローラー側の端部が高くなるように傾斜して配置されている。規制ブレードのトナー供給ローラーと反対側の端部とブレード保持部との間にはブレード保持部の内部に設けられたトナー回収部に連通する隙間が形成される。
本発明の第1の構成によれば、トナー供給ローラー側の端部が高くなるように規制ブレードが傾斜して配置されるため、規制ブレードの上面に堆積したトナーがトナー供給ローラー側に落下しない。そのため、画像形成時に規制ブレードからトナーが落下してトナー供給ローラー上の磁気ブラシに付着することによるトナー落ちの発生を長期間に亘って効果的に抑制することができる。また、トナー供給ローラーと現像ローラーとのギャップから除去されて規制ブレード上に落下した異物は、規制ブレードの振動によって規制ブレード上に堆積したトナーと共にトナー回収部に回収される。従って、異物がケーシング内を循環してトナー供給ローラーと現像ローラーとのギャップに挟まるおそれがなく、縦筋画像の発生を長期間に亘って効果的に抑制することができる。
本発明の現像装置3a〜3dが搭載されたカラープリンター100の概略構成図 カラープリンター100に搭載される本発明の第1実施形態に係る現像装置3aの側面断面図 第1実施形態の現像装置3aに用いられる振動発生装置42の分解斜視図 第1実施形態の現像装置3aにおける穂切りブレード33周辺の側面断面図 本発明の第2実施形態に係る現像装置3aにおける穂切りブレード33周辺の側面断面図
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図1は、本発明の現像装置3a〜3dが搭載された画像形成装置の概略断面図であり、ここではタンデム方式のカラープリンターについて示している。カラープリンター100本体内には4つの画像形成部Pa、Pb、Pcおよび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、イエローおよびブラック)の画像に対応して設けられており、それぞれ帯電、露光、現像および転写の各工程によりシアン、マゼンタ、イエローおよ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1a、1b、1cおよび1dがそれぞれ配設されており、さらに図1において時計回り方向に回転する中間転写ベルト8が各画像形成部Pa〜Pdに隣接して設けられている。
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る。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、トナーコンテナ4a〜4dによりシアン、マゼンタ、イエローおよ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おり、現像装置3a〜3dによって感光体ドラム1a〜1d上に現像剤中のトナーが供給され、静電的に付着する。これにより、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、イエローおよ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。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はクリーニング装置7a〜7dにより除去される。
トナー像が転写される転写紙Pは、画像形成装置100内の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およびレジストローラー対12bを介して転写紙Pが所定のタイミングで中間転写ベルト8に隣接して設けられた二次転写ローラー9と中間転写ベルト8のニップ部(二次転写ニップ部)へ搬送される。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により加熱およ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、そのまま(或いは分岐部14において反転搬送路18に振り分けられ、両面に画像が形成された後)排出ローラー対15によって排出トレイ17に排出される。
図2は、カラープリンター100に搭載される本発明の第1実施形態に係る現像装置3aの側面断面図である。なお、図2は図1の背面側から見た状態を示しており、現像装置3a内の各部材の配置は図1と左右が逆になっている。また、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、トナーと磁性キャリアからなる二成分現像剤(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および供給搬送室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(正帯電トナー)を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および供給搬送スクリュー25b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およ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の右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の上方にはトナー供給ローラー30が配置され、トナー供給ローラー30の右斜め上方には現像ローラー31が対向配置されている。そして、現像ローラー31は現像容器20の開口側(図2の右側)において感光体ドラム1a(図1参照)に対向しており、それぞれの回転軸周りに関してトナー供給ローラー30、現像ローラー31は図2において反時計回り方向に回転する。
攪拌搬送室21には、攪拌搬送スクリュー25aと対面してトナー濃度センサー28が配置されている。トナー濃度センサー28は、現像剤中のキャリアに対するトナーの割合(T/C)を検知するものであり、例えば、現像容器20内における現像剤の透磁率を検出する透磁率センサーが用いられる。本実施形態においては、トナー濃度センサー28により現像剤の透磁率を検出し、その検出結果に相当する電圧値を後述する制御部(図示せず)に出力するよう構成されており、制御部によってトナー濃度センサー28の出力値からトナー濃度が決定されるようになっている。制御部は、決定されたトナー濃度に応じてトナー補給モーター(図示せず)に制御信号を送信し、トナーコンテナ4aからトナー補給口(図示せず)を介して攪拌搬送室21に所定量のトナーが補給されるようになっている。
トナー供給ローラー30は、図2において反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において反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、トナー供給ローラー30と現像ローラー31とはその対面位置(対向位置)において所定のギャップ(MS間ギャップ)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(主極)と異極性である。
また、現像容器20には穂切りブレード33がトナー供給ローラー30の長手方向(図2の紙面と垂直な方向)に沿って取り付けられている。穂切りブレード33は、トナー供給ローラー30の回転方向(図2の反時計回り方向)において、現像ローラー31とトナー供給ローラー30との対向位置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33の先端部とトナー供給ローラー30表面との間には僅かな隙間(ブレードギャップ)が形成されている。
穂切りブレード33は、現像容器20における図2の右側壁に設けられたブレード保持部60に、トナー供給ローラー30側の端部が高くなるように傾斜した姿勢で支持ステー35に支持されている。穂切りブレード33の上面は現像ローラー31に対向している。支持ステー35はトナー供給ローラー33a側の端部を支点としてフィルター保持部60に支持されている。支持ステー35の下面には振動発生装置42が取り付けられている。ブレード保持部60は中空状であり、振動発生装置42はブレード保持部60内に収納されている。ブレード保持部60は現像容器20と一体形成されていてもよいし、別部材であってもよい。
現像ローラー31には、直流電圧(以下、Vslv(DC)という)および交流電圧(以下、Vslv(AC)という)が印加され、トナー供給ローラー30には、直流電圧(以下、Vmag(DC)という)および交流電圧(以下、Vmag(AC)という)が印加されている。これらの直流電圧および交流電圧は、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およびトナー供給ローラー30に印加される。
前述のように、攪拌搬送スクリュー25aおよ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および供給搬送室22を循環してトナーを帯電させ、供給搬送スクリュー25bによって現像剤がトナー供給ローラー30に搬送される。そして、トナー供給ローラー30上に磁気ブラシ(図示せず)を形成し、トナー供給ローラー30上の磁気ブラシは穂切りブレード33によって層厚規制された後、トナー供給ローラー30と現像ローラー31との対向位置に搬送される。磁気ブラシはトナー供給ローラー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、および磁界によって現像ローラー31上にトナー薄層を形成する。
トナー供給ローラー30上の磁気ブラシとの接触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との対向部分(現像領域)に搬送される。現像ローラー31にはVslv(DC)およびVslv(AC)が印加されているため、現像ローラー31と感光体ドラム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残ったトナーは、再度現像ローラー31とトナー供給ローラー30との対向位置に搬送され、トナー供給ローラー30上の磁気ブラシによって回収される。そして、磁気ブラシは固定マグネット体の同極部分でトナー供給ローラー30から引き剥がされた後、供給搬送室22内に落下する。
その後、トナー濃度センサー28の検知結果に基づいてトナー補給口(不図示)から所定量のトナーが補給され、供給搬送室22および攪拌搬送室21を循環する間に再び適正なトナー濃度で均一に帯電された二成分現像剤となる。この現像剤が再び供給搬送スクリュー25bによりトナー供給ローラー30上に供給されて磁気ブラシを形成し、穂切りブレード33へ搬送される。
また、ブレード保持部60の上端にはフィルム状のシール部材44が設けられている。シール部材44は、先端部が感光体ドラム1a(図1参照)の表面に接触するように現像容器20の長手方向(図2の紙面と垂直な方向)に延在しており、現像容器20内のトナーが外部に漏出しないように遮蔽する機能を有している。
図3は、第1実施形態の現像装置3a〜3dに用いられる振動発生装置42の分解斜視図である。振動発生装置42は、振動モーター43と、振動モーター43が固定されるモーター取付板42aとカバー部材42bとで構成され、振動モーター43の出力軸43aには加振用ウェイト50が固定されている。また、振動モーター43は出力軸43aがトナー受け部材37の長手方向に沿うように固定されている。
加振用ウェイト50は、振動モーター43の出力軸43aに対しカム形状等の非対称な形状となっている。出力軸43aが所定以上の速度で回転するとき、加振用ウェイト50には不均一な遠心力が加わる。この遠心力が出力軸43aに伝達されることにより、振動モーター43が振動する。なお、加振用ウェイト50の形状はカム形状に限定されず、出力軸43aに対し重心がずれるような任意の形状とすることができる。
図4は、第1実施形態の現像装置3aにおける穂切りブレード33周辺の側面断面図である。非画像形成時に振動モーター43の出力軸43aを高速回転(例えば10,000rpm程度)させることにより、加振用ウェイト50も出力軸43aと共に高速回転する。このとき、加振用ウェイト50には不均一な遠心力が加わるため、出力軸43aを介して振動モーター43およびモーター取付ホルダー42を含む振動発生装置42が振動する。
これにより、振動発生装置42が取り付けられた支持ステー35が振動し、支持ステー35に支持された穂切りブレード33も振動する。穂切りブレード33の振動により、穂切りブレード33の上面に堆積したトナーは穂切りブレード33の傾斜に沿って少しずつトナー供給ローラー30と反対側(図4の右側)に移動する。
図4に示すように、穂切りブレード33のトナー供給ローラー30と反対側(図4の右側)の端部とブレード保持部60との間には隙間63が形成されている。穂切りブレード33に堆積したトナーTは穂切りブレード33の傾斜に沿って下方(図4の白矢印方向)に滑り落ち、隙間63からブレード保持部60の内部に落下する。そして、ブレード保持部60内に形成されたトナー回収部65に回収される。
本実施形態では、トナー供給ローラー30側の端部が高くなるように穂切りブレード33が傾斜して配置されているため、穂切りブレード33の上面に堆積したトナーがトナー供給ローラー30側に落下しない。そのため、画像形成時に穂切りブレード33からトナーが落下してトナー供給ローラー30上の磁気ブラシに付着することによるトナー落ちの発生を長期間に亘って効果的に抑制することができる。
また、穂切りブレード33上には、トナーTのみでなくトナーやトナー外添剤の凝集物、ごみ等の異物Fも堆積する。一般に、トナー供給ローラー30と穂切りブレード33との隙間(ブレードギャップ)G1よりもトナー供給ローラー30と現像ローラー31との隙間(MS間ギャップ)G2の方が狭いため、ブレードギャップG1を通過した異物FがMS間ギャップG2に挟まり、縦筋画像となる場合がある。
本実施形態では、非画像形成時に振動発生装置42を作動させて穂切りブレード33を振動させるとともに、トナー供給ローラー30および現像ローラー31を逆回転させる。これにより、MS間ギャップG2から除去されて穂切りブレード33上に落下した異物Fは、穂切りブレード33の振動によって穂切りブレード33上に堆積したトナーと共に隙間63を通過してトナー回収部65に回収される。従って、異物Fが現像容器20内を循環して再びMS間ギャップG2に挟まるおそれがなく、縦筋画像の発生を長期間に亘って効果的に抑制することができる。
なお、現像ローラー31およびトナー供給ローラー30を逆回転させると、攪拌搬送スクリュー25aおよび供給搬送スクリュー25bも逆回転するため、現像容器20内の現像剤がトナー補給口から溢出したり、現像容器20内で現像剤の偏りが発生してトナー濃度センサー28のノイズが発生したりするおそれがある。そのため、現像ローラー31およびトナー供給ローラー30を逆回転させた後は、現像ローラー31およびトナー供給ローラー30を一定時間順回転させることが好ましい。
穂切りブレード33を振動させるタイミングとしては、印字動作の終了毎に行っても良いし、印字枚数が所定枚数に到達した時点や現像装置3a内の温度が所定以上になった時点等、所定のタイミングで行うようにしても良い。また、所定の印字枚数に到達する毎に穂切りブレード33を振動させることにより、印字枚数に応じて穂切りブレード33の振動が自動的に実行される。従って、ユーザー自身が穂切りブレード33の振動を手動で設定する必要がなくなり、設定ミスや設定忘れ、或いは不必要な振動の実行を回避することができる。
図5は、本発明の第2実施形態に係る現像装置3aにおける穂切りブレード33周辺の側面断面図である。本実施形態では、ブレード保持部60内のトナー回収部65に回収スクリュー70が配置されている。現像装置3aの他の部分の構成は第1実施形態と同様である。
回収スクリュー70が所定方向に回転することにより、トナー回収部65内のトナーや異物は回収スクリュー70の軸方向(図5の紙面と垂直な方向)に搬送され、トナー排出口(図示せず)から現像容器20の外部に排出され、トナー回収容器(図示せず)内に貯留される。
この構成によれば、トナー回収部65が回収されたトナーや異物で満杯となるおそれがなく、長期間に亘ってトナー落ちや縦筋画像を抑制することができる。また、トナー回収部65の交換や清掃の必要もないため、現像装置3aのメンテナンス性も向上する。
なお、ここではトナー回収部65内のトナーを現像容器20の外部に排出する排出機構の一例として回収スクリュー70を例示したが、回収スクリュー70に限らず、吸引ファンとダクトで構成されるトナー吸引機構等の他の排出機構を用いることもできる。
その他本発明は、上記各実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、上記各実施形態に示したブレード保持部60の形状や構成は一例であって上記各実施形態に特に限定されるものではなく、これらは装置構成等に応じて適宜設定することができる。
本発明は、現像ローラーと、現像ローラーにトナーを供給するトナー供給ローラーと、トナー供給ローラーに対向する規制ブレードと、を有する現像装置に利用可能である。本発明の利用により、画像形成時におけるトナー供給ローラーへのトナーの落下、および異物による縦筋画像の発生を抑制可能な現像装置を提供することができる。
Pa〜Pd 画像形成部
1a〜1d 感光体ドラム(像担持体)
3a〜3d 現像装置
4a〜4d トナーコンテナ
20 現像容器(ケーシング)
30 トナー供給ローラー
31 現像ローラー
33 穂切りブレード(規制ブレード)
35 支持ステー
42 振動発生装置
60 ブレード保持部
63 隙間
65 トナー回収部
70 回収スクリュー(排出機構)
100 カラープリンター(画像形成装置)

Claims (5)

  1. 静電潜像が形成される像担持体と対向して配置され、前記像担持体との対向領域において前記像担持体にトナーを供給する現像ローラーと、
    前記現像ローラーと対向して配置され、前記現像ローラーとの対向領域において前記現像ローラーにトナーを供給するトナー供給ローラーと、
    前記トナー供給ローラーに所定の間隔を隔てて対向配置される規制ブレードと、
    前記現像ローラー、前記トナー供給ローラー、および前記規制ブレードを収容するケーシングと、
    を備えた現像装置において、
    前記規制ブレードの下方に配置される中空状のブレード保持部と、
    前記規制ブレードを振動させる振動発生装置と、
    を備え、
    前記規制ブレードは、前記トナー供給ローラー側の端部が高くなるように傾斜して配置されており、
    前記規制ブレードの前記トナー供給ローラーと反対側の端部と前記ブレード保持部との間には前記ブレード保持部の内部に設けられたトナー回収部に連通する隙間が形成されることを特徴とする現像装置。
  2. 前記規制ブレードを支持する支持ステーを有し、
    前記振動発生装置は前記支持ステーの下面に取り付けられ、前記ブレード保持部の内部に配置されることを特徴とする請求項1に記載の現像装置。
  3. 前記振動発生装置の駆動中に前記現像ローラーおよび前記トナー供給ローラーを画像形成時と逆方向に回転させる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. 前記トナー回収部内のトナーを前記ケーシングの外部に排出する排出機構を有することを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の現像装置。
  5. 請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の現像装置を備えた画像形成装置。
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