JP3812636B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、現像器を感光体に対して現像可能位置と現像不可能位置に選択的に離当接させる方式の画像形成装置の技術分野に属する。
【0002】
【従来の技術】
従来、静電複写機やプリンタ等の画像形成装置には、複数の現像器を有し該現像器を選択的に感光体に対して現像可能位置まで移動させる方式がある。その場合、現像器を感光体に対して回転移動させる手段として、現像器を付勢手段であるコイルスプリングのばね力で回転移動させて現像位置に設定し、また現像器をカム機構で回転移動させて非現像位置に設定する手段がある。この回転移動手段によれば、現像ローラが感光体に対して当接する速度をより速くすることが容易にでき、画像形成時のプロセスピードをより速くすることが可能となっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような回転移動手段を有する現像器を備えた従来の画像形成装置では、現像器が非現像位置から現像位置へ回転移動するとき、カムがコイルスプリングのばね力によりカムの回転方向に付勢力を受けるようになる。この付勢力によるトルクが、カムと現像器に固定されたカムフォロワの間の摩擦力によるトルクとカムの駆動手段の回転駆動力によるトルクとの和より大きくなると、カムが自転し、カムの回転速度が駆動手段の回転駆動力による回転速度よりも速くなる。このため、現像器の現像ローラが感光体に当接する際、当接速度も速くなり、当接時の感光体への衝撃力が大きくなる。
【0004】
しかしながら、現像ローラの当接時にこのような大きな衝撃力が感光体に作用すると、感光体の回転が影響され、画質劣化が生じてしまう。また、感光体の回転方向上流側で感光体に画像の書き込みが行われているとき、現像ローラが感光体に当接した場合、同様に衝撃力で書き込み部分の画質が劣化してしまう。
【0005】
本発明は、上記従来の問題を解決するものであって、現像器を現像可能位置に移動する際、付勢手段の付勢力によるカムの自転を防止して現像器の感光体当接時の衝撃を緩和して良好な画質の画像を形成することができる画像形成装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1記載の発明は、現像器を感光体に対して現像可能位置と現像不可能位置に選択的に離当接させる方式の画像形成装置において、前記現像器を回転自在に支持する支持軸と、前記現像器を現像可能位置の方向に付勢する付勢手段と、前記現像器を現像可能位置と現像不可能位置との間で回転移動制御する離当接カムと、該離当接カムに離当接クラッチを介して回転を伝達させる駆動ギヤと、前記付勢手段の付勢力により生じる離当接カムの自転を防止するためのカム自転防止手段とを備え、前記カム自転防止手段は、前記離当接カムのカム軸と駆動ギヤとの間に装着され、離当接カムが自転する方向に回転する時にカム軸が駆動ギヤに対してロック可能にするワンウエイクラッチであることを特徴とし、請求項2記載の発明は、現像器を感光体に対して現像可能位置と現像不可能位置に選択的に離当接させる方式の画像形成装置において、前記現像器を回転自在に支持する支持軸と、前記現像器を現像可能位置の方向に付勢する付勢手段と、前記現像器を現像可能位置と現像不可能位置との間で回転移動制御する離当接カムと、該離当接カムに離当接クラッチを介して回転を伝達させる駆動ギヤと、前記付勢手段の付勢力により生じる離当接カムの自転を防止するためのカム自転防止手段とを備え、前記カム自転防止手段は、前記離当接カムのカム軸に固定されたバネテンションカムと、該バネテンションカムにより回動されるバネテンション調整レバーとを備え、該バネテンション調整レバーにより前記付勢手段をカム軸の回転方向に移動させる手段であることを特徴とする。
以上
【0007】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【0008】
図1〜図8は、本発明の画像形成装置の1実施形態を示し、図1は全体構成図、図2は図1のY現像器の部分の拡大図、図3および図4は、図1の現像装置の駆動機構を説明するための図、図5は本発明に係わる離当接クラッチの断面図、図6は図5のX方向から見た模式図、図7および図8は本発明の作用を説明するための図である。なお、以下の説明において、各図面間で同一の構成については同一番号を付して説明を省略する場合がある。
【0009】
図1に示すように、画像形成装置1は、感光体2および現像装置3を備えている。現像装置3は、イエロー現像器(Y現像器)、4、マゼンタ現像器(M現像器)5、シアン現像器(C現像器)6および黒現像器(K現像器)7を備えており、各現像器4、5、6、7は感光体2の外周に沿い図において時計回りにこれらの順に配設されている。なお、各色の現像器4、5、6、7の配設順序は、前述の順序に限定されることなく任意である。
【0010】
図2により、各現像器4、5、6、7の構造をY現像器4を例にとって説明する。Y現像器4は、支持軸8によりその一端側が感光体2に向くようにして現像装置3のハウジング9に回転可能に支持されている。この現像器4の現像カートリッジ10の一端部には現像ローラ11が回転可能に支持されており、現像器4の支持軸8回りの回転により、この現像ローラ11は感光体2に対し離接可能となっている。また、現像器4の現像カートリッジ10の、支持軸8に関し現像ローラ11と反対側の所定位置10aと現像装置3のハウジング9の所定位置9aと間に、コイルスプリング12が張設されている。このコイルスプリング12のばね力により、現像器4の現像カートリッジ10は支持軸8回りに図2において矢印で示す反時計方向に回転するように常時付勢されて、現像ローラ11が感光体2に当接するようになっている。
【0011】
更に、現像装置3のハウジング9と現像器4の現像カートリッジ10との間には、ハウジング9に対して現像器4の現像カートリッジ10の回転を制御するカム機構13が設けられている。このカム機構13は、現像装置3のハウジング9の、支持軸8とコイルスプリング12の一端が支持される所定位置9aとの間にカム軸14で回転可能に設けられた離当接カム15と、現像器4の現像カートリッジ10の、支持軸8とコイルスプリング12の他端が支持される所定位置10aとの間に固定され、前記離当接カム15を支持するカムフォロワ16とからなっている。
【0012】
図3および図4は、図1の各現像器4、5、6、7の現像ローラ11および離当接カム15の駆動機構を示している。各現像器4、5、6、7は、2個の駆動用モータ18、18によって駆動され、それぞれY現像器4およびM現像器5とC現像器6およびK現像器7を駆動用モータ18の回転方向を変更することにより選択的に駆動する構成になっている。このうち、Y現像器4およびM現像器5の駆動機構について説明し、C現像器6およびK現像器7の駆動機構は同一であるので説明を省略する。
【0013】
モータ18の回転は、出力ギヤG1、ギヤ列G2、ギヤG3を介してギヤ列G4に伝達され、ギヤ列G4の回転は、Y現像器4の現像ローラ11の入力ギヤG5に伝達されるとともに、ギヤG6、G7を介して離当接クラッチ17の入力スリーブギヤ23に伝達され、離当接カム15を回転させる。一方、ギヤ列G2の回転は、ギヤ列G8を介してM現像器4の現像ローラ11の入力ギヤG9に伝達されるとともに、ギヤG10、G11を介して離当接クラッチ17の入力スリーブギヤ23に伝達され、離当接カム15を回転させる。
【0014】
Y現像器4およびM現像器5の現像ローラ11の駆動軸19には、ワンウエイクラッチ20、20が装着され、モータの回転方向がY現像器駆動方向の場合、ギヤ列G4内のワンウエイクラッチ20はロックしY現像器4を駆動し、ギヤ列G8内のワンウエイクラッチ20は空転し、M現像器5は駆動されない。逆に、モータの回転方向がM現像器駆動方向の場合、ギヤ列G8内のワンウエイクラッチ20はロックしM現像器5を駆動し、ギヤ列G4内のワンウエイクラッチ20は空転し、Y現像器4は駆動されない。
【0015】
前記ギヤ、軸および離当接クラッチ17は、ハウジング9の一対の側板9b、9cの間に取り付けられ、離当接クラッチ17のベース31は、留め具21を介して側板9bに固定されている。また、カム軸14と入力スリーブギヤ23との間には、カム自転防止用のワンウエイクラッチ22が装着されている。
【0016】
図5において、離当接クラッチ17は、駆動モータ18の回転駆動力が入力される入力スリーブギヤ23と、この入力スリーブギヤ23のスリーブ23aに嵌合された筒状の回転角度規制部材24と、図において右側部分が入力スリーブギヤ23のスリーブ23aに相対回転可能に嵌合されかつ中央部分が回転角度規制部材24に相対回転可能に嵌合された出力スリーブ25と、入力スリーブギヤ23のスリーブ23aの外周および出力スリーブ25の外周にそれぞれ嵌合されるとともに、一端が回転角度規制部材24に連結されかつ他端が出力スリーブ25に連結されたコイルスプリング26と、回転角度規制部材24の外周に、軸方向にスライド可能にかつ回転不能に遊嵌されたスライド部材27と、回転角度規制部材24とスライド部材27との間に設けられて、これらの回転角度規制部材24とスライド部材27との連結および解放を行う爪状の係止手段28と、スライド部材27を軸方向にスライドさせる電磁コイル29と、この電磁コイル29を支持するとともに、スライド部材27を軸方向にスライド可能に支持するボビン30と、ハウジング9に固定されるとともに、ボビン30を固定支持するベース31と、ボビン30とベース31間に配設される板バネ35からなっている。
【0017】
出力スリーブ25の軸方向の内孔には、離当接カム15のカム軸14が嵌合されて連結されている。その場合、出力スリーブ25の内孔の横断面形状およびカム軸14の横断面形状はともにD字状にカットされた形状にされていて、これらが互いに嵌合されることにより、出力スリーブ25の出力回転つまり離当接クラッチ17の回転駆動力がカム軸14に伝達されるようになっている。
【0018】
更に図6(A)および(B)に示すように、係止手段28は、回転角度規制部材24に突設された2つの第1および第2係止突起32、33と、スライド部材27に突設された被係止突起34とからなっている。第1係止突起32は、入力スリーブギヤ23の回転方向αに関し第2係止突起33より下流側に設けられており、回転方向αにおいて第2係止突起33から第1係止突起32までの角度は、所定角度θ(例えば、120°)に設定されている。
【0019】
そして、コイル29が通電されないときは、図5(A)に示すように、板バネ35の付勢によりスライド部材27がボビン30から進出し、被係止突起34は第1係止突起32により係止されている。この状態は、離当接クラッチ17が第1停止位置に設定され、図2に示すように、現像器4が感光体2から離間している位置であり、コイルスプリング26の一端は回転角度規制部材24に連結され、回転角度規制部材24は被係止突起34で回転が規制されているため、コイルスプリング26には相対的に入力スリーブギヤ23とは逆回転の力が働き、コイルスプリング26は開放する方向(バネが締め付けられない方向)となるため、入力スリーブギヤ23は空転し、カム軸14には回転が伝達されない。
【0020】
一方、コイル29が通電されたときは、コイル29の電磁力で、図5(B)に示すようにスライド部材27が軸方向にスライドしてボビン30内に引っ込み、被係止突起34は第1係止突起32から離れる。この状態では、回転角度規制部材24は自由に回転するようになる。この回転角度規制部材24の回転方向αの回転によりコイルスプリング26が巻き締められて、入力スリーブギヤ23と出力スリーブ5とがともにこのコイルスプリング26で締め付けられることにより、入力スリーブギヤ23と出力スリーブ25とが一体回転するようになっている。これにより、回転角度規制部材24が同方向αに回転して第2係止突起33が被係止突起34に係止する直前で、コイル29への通電をオフにすると、回転角度規制部材24の回転が停止し、離当接クラッチ17は第2停止位置に設定され、現像器4が感光体2に当接する。
【0021】
次に、図7および図8をも参照しつつ、上記構成からなる本発明の画像形成装置1における、感光体2に対する現像ローラ11の離接作動について説明する。
【0022】
図5(A)に示すように、離当接クラッチ17のコイル29が通電されなく、図6(A)に示すように係止部材32が被係止部材34に回転方向αに係止した第1停止位置にあるときは、図2および図7に示すように、離当接カム15の上死点15a1がカムフォロワ(力点)16に当接した位置にあって、現像ローラ11は感光体2から離間した離間位置にある。この状態で、Y現像器4により感光体2上の静電潜像を現像するために、Y現像器4の駆動モータ18が駆動されると、駆動モータ18の回転駆動力が駆動軸19に伝達され、駆動軸19が回転する。
【0023】
この駆動軸19の回転により駆動ギヤG5を介して現像器4の図示しない撹拌部材や供給ローラが回転するとともに現像ローラ11が回転し、現像ローラ11の所定厚みのイエローのトナー層が形成される。同時に、駆動軸19の回転が離当接クラッチ17の入力スリーブギヤ23に伝達され、入力スリーブギヤ23が回転する。このとき、離当接クラッチ17が第1停止位置にあり、係止手段28によって回転角度規制部材24が回転を阻止されているので、前述の如く、入力スリーブギヤ23のみが回転する。
【0024】
現像ローラ11を感光体2に当接させるために、離当接クラッチ17のコイル29が通電されると、コイル29の電磁力でスライド部材27が軸方向にスライドして被係止部材34と第1係止部材32との係合が外れる。すると、コイルスプリング26は巻き締められて入力スリーブギヤ23と出力スリーブ25とを締め付けるので、入力スリーブギヤ23と出力スリーブ25とが一体回転し、離当接クラッチ17は回転駆動力を発生する。この離当接クラッチ17の回転駆動力により、カム軸14が回転し、離当接カム15が図7に示す状態位置から回転方向αに回転する。
【0025】
この離当接カム15の回転で、図2および図8に示すように、カムフォロワ16がコイルスプリング12のばね力で離当接カム15に沿ってカム軸14に徐々に接近する方向に二点鎖線の位置から実線の位置へ移動する。このため、現像カートリッジ10も支持軸(支点)8を中心に反時計方向に回転し、現像ローラ11が感光体2の方へ次第に接近する。離当接カム15の回転で第1係止部材32が被係止部材34の領域を通過すると、コイル29が再び通電されなくなる。すると、前述のようにスライド部材27がボビン30から進出して、図6(B)に示すように被係止部材34が第1係止部材33と係合可能な位置に移動される。そして、回転角度規制部材24が所定角度θだけ回転すると、第2係止部材33が被係止部材34に係止して回転角度規制部材24の回転が停止する。すると、コイルスプリング26の巻き締まりが停止するとともに、コイルスプリング26を介する入力スリーブギヤ23と出力スリーブ25との一体回転でコイルスプリング26が直ぐに巻き緩められるので、出力スリーブ25も直ぐに回転停止する。こうして、離当接クラッチ17は第2停止位置に設定される。
【0026】
離当接クラッチ17が第2停止位置に設定される直前に、現像ローラ11が感光体2に当接し、この現像ローラ(作用点)11はコイルスプリング12のばね力で感光体2に押圧されるとともに、カムフォロワ16が離当接カム15から若干離間するようになる。そして、離当接クラッチ17が第2停止位置に設定されたときは離当接カム15も所定角θだけ回転しているので、離当接カム15はその下死点15a2がカムフォロワ16に対向する位置となっている。こうして、現像ローラ11はコイルスプリング12のばね力で感光体2に当接する当接位置になる。
【0027】
現像ローラ11を感光体2との当接位置から離間位置にするために、離当接クラッチ17のコイル29が再び通電されると、前述と同様にスライド部材27がスライドして、被係止部材34が第2係止部材33から外れる。すると、前述と同様に回転角度規制部材24が方向αに回転して、コイルスプリング26が巻き締められて入力スリーブギヤ23と出力スリーブ25とが一体回転する。このため、離当接カム15が方向αに回転し、カムフォロワ16が下死点15a2から上死点15a1に向かって移動するので、現像カートリッジ10は支持軸8を中心に時計方向に回転し、現像ローラ11が感光体2から離間する。
【0028】
ところで、離当接クラッチ17からのカム軸14を介して伝達される回転駆動力で離当接カム15が回転して、カムフォロワ16が上死点15a1から下死点15a2に向かって移動するとき、離当接カム15がコイルスプリング12のばね力によりカムフォロワ16を介して回転方向に付勢力を受けるようになる。そして、この付勢力が離当接カム15とカムフォロワ16との間の摩擦力および離当接クラッチ17の空転トルクを上回ると、離当接カム15はばね力F(図8)による付勢力で自転して離当接クラッチ17からの回転駆動力で回転する速度も速く回転しようとする。
【0029】
しかしながら、本実施形態においては、カム軸14と入力スリーブギヤ(駆動ギヤ)23との間にカム自転防止用のワンウエイクラッチ22が装着されているため、離当接カム15が自転する方向に回転する時にカム軸14が入力スリーブギヤ23に対してロックされ、自転力は入力スリーブギヤ23に受け止められるため、前述の離当接カム15の自転が防止されて、離当接カム15の回転速度の上昇が抑制される。これにより、現像ローラ11の感光体2への当接速度が抑制されるので、現像ローラ11の感光体2への当接時の衝撃が緩和されるようになる。その結果、この衝撃により感光体2の回転に与えられる影響が抑制され、画像劣化が防止される。また、現像器4が感光体2に当接するときに、その上流側で露光等により感光体2に画像の書き込みが行われていても、当接時の衝撃により画像の書き込みが影響を及ぼされないので、この場合にも画質劣化が防止される。
【0030】
本発明の画像形成装置1によれば、現像ローラ11をコイルスプリング12のばね力で感光体2に当接し、また、カム機構13で感光体2から離間するようにしているので、現像ローラ11を感光体2に対して当接させる速度をより速くすることが容易にできるようになり、画像形成時のプロセスピードをより速くすることが可能となる。
【0031】
また、離当接クラッチを用いて離当接カム15を回転するようにしているので、離当接カム15の上死点15a1がカムフォロワ16に当接する位置と離当接カム15の下死点15a2がカムフォロワ16に対向する位置との2つの位置に、離当接カム15を選択的に容易にかつ正確に停止させることができるようになる。しかも、離当接カム15を2つの位置に停止させることができることから、離当接カム15を駆動するために専用の駆動手段を設ける必要がなく、現像器駆動のための駆動手段等の、必ず設けられる他の駆動手段の駆動力を利用することが可能となり、部品点数が削減できるとともに安価になり、しかも専用の駆動手段を設けない分、画像形成装置をコンパクトにできる。
【0032】
次に、図9および図10により本発明の他の実施形態について説明する。前記実施形態は、カム自転防止手段としてワンウエイクラッチ22を採用しているが、本実施形態においては、コイルスプリング12を移動させることにより、離当接カム15の自転を防止している。
【0033】
そのために、カム軸14に別途、バネテンションカム36を固定する。また、コイルスプリング12のハウジング9側の支持部37は移動可能に設けるとともに、ハウジング9の所定位置に支点38を設ける。そして、支点38と前記支持部37間をバネテンション調整レバー39で連結し、支持部37が支点39の回りに回動可能にする。バネテンション調整レバー39の中間部には、バネテンションカム36の力点となるカムフォロア40が設けられている。
【0034】
離当接カム15の上死点15a1とバネテンションカム36の下死点36a2は、カム軸14の軸芯に対して対向する位置に配置され、同様に、離当接カム15の下死点15a2とバネテンションカム36の上死点36a1は、カム軸14の軸芯に対して対向する位置に配置されている。そして、図9に示すように、現像ローラ11が感光体2から離間している状態では、離当接カム15の上死点15a1がカムフォロア16に当接し、バネテンションカム36の下死点36a2がカムフォロア40に当接するように設定している。
【0035】
図10に示すように、カム軸14が回転し、現像ローラ11が感光体2に当接する位置では、バネテンションカム36の上死点36a1がカムフォロア40を押し上げ、バネテンション調整レバー39を介してコイルスプリング12の支持部37をカム軸14の回転方向(矢印方向)に移動させるため、離当接カム15がコイルスプリング12のばね力により離当接カム15の回転方向に付勢力を受けることがなく、従って離当接カム15の自転が防止される。
【0036】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態においては、本発明をフルカラ−の画像形成装置に適用して説明しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、感光体に対し現像器が現像可能位置と現像不可能位置との間でカムと付勢手段とで移動可能となっている画像形成装置であれば、どのような画像形成装置にも適用することができる。
【0037】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の画像形成装置によれば、現像器を現像可能位置に移動する際、付勢手段の付勢力によるカムの自転を防止して現像器の感光体当接時の衝撃を緩和して良好な画質の画像を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の画像形成装置の1実施形態を示す全体構成図である。
【図2】図1のY現像器の部分の拡大図である。
【図3】図1の現像装置の駆動機構を説明するための図である。
【図4】図3の駆動機構を右方向から見た図である。
【図5】本発明に係わる離当接クラッチの断面図である。
【図6】図5のX−X線に沿って矢印方向に見た模式図である。
【図7】本発明の作用を説明するための図である。
【図8】本発明の作用を説明するための図である。
【図9】本発明の画像形成装置の他の実施形態を示す構成図である。
【図10】図9の作用を説明するための図である。
【符号の説明】
2…感光体
4〜7…現像器
8…支持軸
12…コイルスプリング(付勢手段)
15…離当接カム
17…離当接クラッチ
22…ワンウエイクラッチ(カム自転防止手段)
23…入力スリーブギヤ(駆動ギヤ)
36…バネテンションカム
39…バネテンション調整レバー
36、39…カム自転防止手段
Claims (2)
- 現像器を感光体に対して現像可能位置と現像不可能位置に選択的に離当接させる方式の画像形成装置において、前記現像器を回転自在に支持する支持軸と、前記現像器を現像可能位置の方向に付勢する付勢手段と、前記現像器を現像可能位置と現像不可能位置との間で回転移動制御する離当接カムと、該離当接カムに離当接クラッチを介して回転を伝達させる駆動ギヤと、前記付勢手段の付勢力により生じる離当接カムの自転を防止するためのカム自転防止手段とを備え、前記カム自転防止手段は、前記離当接カムのカム軸と駆動ギヤとの間に装着され、離当接カムが自転する方向に回転する時にカム軸が駆動ギヤに対してロック可能にするワンウエイクラッチであることを特徴とする画像形成装置。
- 現像器を感光体に対して現像可能位置と現像不可能位置に選択的に離当接させる方式の画像形成装置において、前記現像器を回転自在に支持する支持軸と、前記現像器を現像可能位置の方向に付勢する付勢手段と、前記現像器を現像可能位置と現像不可能位置との間で回転移動制御する離当接カムと、該離当接カムに離当接クラッチを介して回転を伝達させる駆動ギヤと、前記付勢手段の付勢力により生じる離当接カムの自転を防止するためのカム自転防止手段とを備え、前記カム自転防止手段は、前記離当接カムのカム軸に固定されたバネテンションカムと、該バネテンションカムにより回動されるバネテンション調整レバーとを備え、該バネテンション調整レバーにより前記付勢手段をカム軸の回転方向に移動させる手段であることを特徴とする画像形成装置。
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