JP3981504B2 - 現像装置及び画像形成装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置、及び、該画像形成装置に用いられる現像装置に係り、詳しくは、トナー及び磁性粒子を含む2成分現像剤を用い、現像剤担持体上の現像剤のトナー濃度の変化に基づき現像剤へのトナーの取り込み状態を変化させ、現像剤の動きでトナーを取り込むことによってトナー濃度を自己制御する現像装置、及び、画像形成装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、この種の現像装置として、内部に磁界発生手段が配置された現像剤担持体に担持されて搬送される2成分現像剤の量を現像剤規制部材で規制し、規制された現像剤を現像剤収容部内に収容し、この現像剤収容部に隣接したトナー収容部から現像剤担持体上の現像剤にトナーをトナー補給用開口を介して補給する現像装置であって、現像剤担持体上にある現像剤のトナー濃度の変化により、該現像剤と該トナーとの接触状態を変化させて、該現像剤中へのトナーの取り込み状態を変化させる現像装置が知られている(例えば、特開平9―22178号公報参照)。特に同公報では、このような現像装置において、現像剤を構成するトナーとして磁性トナーを用いるものや、現像剤収容部の現像剤規制部材による規制位置とトナー補給用開口とのほぼ中央からトナー補給用開口までの領域における現像剤の密度を規定するものが提案されている。
【0003】
この種の現像装置においては、現像剤担持体上の現像剤にトナーが補給されてトナー濃度が上昇すると、現像剤収容部内の現像剤の充填率が高まり、現像剤担持体上の現像剤に対して現像剤収容部内の現像剤が与える搬送抵抗が上昇し、現像剤収容部内の現像剤がほとんど動かなくなってトナー収容部からのトナー補給位置に現像剤溜まりができ、トナーの取り込みが停止する。逆に、トナーが消費されてトナー濃度が低下すると、現像剤収容部内の現像剤の充填率が低くなって現像剤が動きやすくなり、上記トナー補給位置での現像剤溜まりがなくなってトナーが現像剤中に取り込まれるようになる。現像剤中に取り込まれたトナーは、現像剤担持体に担持され、画像形成装置の潜像担持体との対向部である現像領域に搬送されて現像に使用される。以上のように、現像剤の動きによってトナーの取り込みを制御し、トナー濃度を常時一定に保つようにするのが、上記トナー濃度自己制御機構である。
【0004】
そして、この種の現像装置によれば、トナー濃度に応じて変化する現像剤の嵩によって自動的に現像剤担持体上の現像剤にトナーを直接補給できるので、トナー濃度センサが必要なくなると共にトナー補給装置を簡素化できる。更に、従来の二成分現像方式に比較して磁性キャリアが少なくて済み、装置のトルクを大幅に減少できる。これらのことから、トナーと磁性キャリアの混合比を検知調整する手段を簡素化したり、パドル・スクリューなどの撹拌部材を省略したりでき、装置の小型化、低コスト化を図ることができるというメリットがある。さらに、トナー補給口と現像剤担持体との距離が近いため、トナーの消費に対するトナーの補給性に優れ、黒ベタ追従性が良いというメリットもある。
【0005】
一方、この種の現像装置においては、現像装置単体として、あるいは、現像装置と他の構成部品とがユニット化されたプロセスユニットとして、画像形成装置本体に対して着脱可能に構成され、劣化時などに現像装置ごと新品のものに交換するようにしたものが知られている。
【0006】
ところが、トナー濃度を自己制御する現像装置においては、上述したように、トナー収容部には現像剤担持体上の現像剤へトナーを補給するトナー補給開口部が形成されているため、現像装置の運搬中や画像形成装置への装着時の振動で、該開口部からトナーが流出するおそれがある。現像装置の新品時には、現像剤担持体に現像剤が担持されていない状態であるため、トナー補給開口部から現像剤担持体へ向かってトナーが流出すると、現像剤担持体表面にトナーが直接付着してしまうおそれがある。そして、トナーが直接付着すると、その部分のトナー濃度が100%になってしまい、適正なトナー濃度に制御することができず、形成画像に地肌汚れ等の不具合が発生してしまう。また、現像剤担持体の周方向の一部にトナーが直接付着すると、現像剤担持体の回転に伴って周期的な画像ムラが発生してしまう。また、トナーが直接付着し、該付着した部分に更に現像剤が付着することにより、現像剤担持体上の現像剤の見掛けのトナー濃度が適正な値になる場合が考えられるが、現像剤担持体表面に高抵抗のトナー層が形成されているため、実効的な現像領域における電界が大きくなり、やはり地肌汚れ等の不具合が発生してしまう。さらに、現像剤担持体に現像剤が担持されていない状態では、現像剤が担持されていない分、現像剤担持体近傍に空隙が存在するため、トナー補給開口部から現像剤担持体へ向かってトナーが勢いよく流出すると、該空隙にトナーが飛散して装置内部が汚染されるという不具合も発生してしまう。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、現像装置の新品時に、トナー補給開口部からのトナーの流出を防止することにより、現像剤担持体にトナーが直接付着するのを防止して、形成画像の地汚れやトナー飛散による装置内部の汚染等を防ぐことのできる現像装置及び画像形成装置を提供することである。
【0008】
【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の発明は、内部に磁界発生手段を有し、トナーと磁性キャリアとを含む2成分現像剤を担持して搬送する現像剤担持体と、該現像剤担持体に担持されて搬送される該現像剤の量を規制する現像剤規制部材と、該現像剤規制部材で掻き取られた該現像剤を収容する現像剤収容部と、該現像剤収容部に隣接し、該現像剤担持体上の該現像剤にトナーを補給するトナー補給開口部を有するトナー収容部とを備え、該現像剤担持体上のトナー濃度の変化により、該現像剤と該トナー収容部のトナーとの接触状態を変化させて、該現像剤中へのトナーの取り込み状態を変化させる現像装置において、現像装置の画像形成装置本体への着脱動作に連動して、上記トナー補給開口部を開閉する開閉部材を設け、現像装置の画像形成装置本体への装着動作に連動して上記現像剤担持体が回転し、その回転が完了した以降に該トナー補給開口部が開放するように構成したことを特徴とするものである。
【0009】
ここで、上記画像形成装置本体への着脱については、現像装置単体で着脱される場合だけでなく、現像装置と他の構成部品とがユニット化されたプロセスユニットとして着脱される場合を含む。
【0010】
この現像装置においては、トナー補給開口部を開閉するための開閉部材が、現像装置の画像形成装置本体への着脱動作に連動して、トナー補給開口部を開閉するように設けられる。これにより、現像装置が画像形成装置本体に装着されていない状態では、運搬中や画像形成装置への着脱時の振動を受けても、該開閉部材により該トナー補給開口部が閉鎖されているので、該開口部からのトナーの流出を防止する。よって、現像装置を新品のものに交換する際に現像剤担持体にトナーが直接付着するのを防止できるので、形成画像の地汚れやトナー飛散による装置内部の汚染等を防ぐことができる。
【0012】
また、この現像装置においては、現像装置の画像形成装置本体への装着中に、現像剤担持体を回転させ、現像剤担持体にキャリアのみからなるスタート剤を担持させる。
また、この現像装置においては、現像剤担持体の回転が完了し、該現像剤担持体にキャリアのみからなるスタート剤が担持された状態で、トナー補給開口部が開放される。
【0013】
請求項2の発明は、請求項1の現像装置において、上記回転の角度が、360°以上であることを特徴とするものである。
【0014】
この現像装置においては、現像剤担持体を360°以上回転させ、現像剤担持体全周にキャリアのみからなるスタート剤を担持させる。
【0017】
請求項3の発明は、潜像担持体上に形成した潜像を現像装置を用いて現像して画像を形成する画像形成装置において、現像装置として、請求項1又は2の現像装置を用いたことを特徴とするものである。
【0018】
この画像形成装置においては、請求項1又は2の現像装置を用いることにより、現像装置を新品のものに交換する際にトナー補給開口部からトナーが流出することがないので、トナーが流出して現像剤担持体にトナーが直接付着することによる形成画像の地汚れやトナー飛散による装置内汚染を防ぐことができる。
【0019】
請求項4の発明は、請求項3の画像形成装置において、画像形成装置本体内に上記開閉部材をガイドするガイドレールを設け、上記現像装置の画像形成装置への装着動作に連動して、開閉部材をガイドレールでガイドすることにより、上記トナー補給開口部を開放する方向に開閉部材を移動させるように構成したことを特徴とするものである。
【0020】
この画像形成装置においては、開閉部材が、画像形成装置本体への装着中に、該画像形成装置内に設けられたガイドレールでガイドされることにより、トナー供給開口部を開放する方向に移動する。
ここで、開閉部材は、画像形成装置への装着動作に連動して、画像形成装置本体側に設けられたガイドレールでガイドさせるという簡単な構成・動作でトナー補給開口部を開放するので、複雑な開閉機構を設ける場合に比べて、省スペース、低コストにトナーの流出を防止することができる。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を電子写真方式の画像形成装置に用いる現像装置に適用した実施形態について説明する。
図1は、本発明の実施形態に係る現像装置が画像形成装置本体に装着された状態の概略構成図である。潜像担持体である感光体ドラム1の側方に配設された現像装置2は、トナー3bと磁性キャリア3aとを含む二成分現像剤(以下「現像剤」という)3を表面に担持する現像剤担持体としての現像スリーブ4、現像スリーブ4の内部に固定配置した磁界発生手段としての固定磁石群からなる図示しないマグネットローラ、現像スリーブ4上に担持されて搬送されている現像剤3の量を規制する現像剤規制部材としてのドクタ6、現像スリーブ4上方で該スリーブの表面及びドクタ6との間に現像剤の現像剤収容部Aを形成するように設けられたひさし部材7、トナー収容部としてのトナーホッパ8などを備えている。トナーホッパ8は現像スリーブ4上の現像剤搬送方向における現像剤収容部Aの上流側に隣接して現像スリーブ表面と対向するトナー補給口8aを有している。また、トナーホッパ8の内部には、トナー3aをトナー補給口8aに向けて撹拌しながら送り出す撹拌部材としてのトナーアジテータ9が配設されている。
【0022】
上記ひさし部材7の現像スリーブ4に近接する先端部は、トナーホッパ8からトナーが補給され現像剤収容部A内に向かって進行しようとする現像剤の量を規制するトナー補給側の規制部材としてのプレドクタ7aとなっている。
また、上記ひさし部材7等で形成される現像剤収容部Aには、感光体ドラム1との対向部の現像位置に供給されずにドクタ6で進行が阻止された現像剤が収容される。この現像剤収容部Aに磁界の磁力が及ぶように、上記マグネットローラに磁極が形成されている。
【0023】
図2は、現像装置2の斜視図である。駆動ギヤ40は、画像形成装置本体側に設けられた図示しない駆動源からの駆動を受け、上記トナーアジテータ9を矢印C方向に回転させる。また、駆動ギヤ40の駆動により、アイドルギヤ41及び42を介して、スリーブ回転ギヤ43を矢印B方向に回転させる。すなわち、トナーアジテータ9の回転に連動して、現像スリーブ4も回転されるように構成されている。
【0024】
また、本実施形態に係る現像装置2は、図3に示すように、現像部ユニット2aとトナー収容部ユニット2bとに分割可能となっている。現像部ユニット2aは、現像スリーブ4、ドクタ6、及びひさし部材7等から構成され、トナー収容部ユニット2bは、トナーホッパ8等から構成されている。そして、この2つのユニットを合体させると、それぞれのユニットに形成されたトナー補給開口部が合体位置で連通し、図1で示すように、上記トナー補給開口部10が形成されるようになっている(図1参照)。また、現像部ユニット2a側のトナー補給開口部には、現像装置2の画像形成装置本体への着脱動作に連動して、トナー補給開口部10を開閉する開閉部材としてのシャッター20が設けられている。図1で示す現像装置2は、画像形成装置本体に装着された状態であり、シャッター20は上方の退避位置へスライドして開口部10を開放している。なお、このシャッター20の開閉機構、及び、現像装置2の画像形成装置本体への着脱動作については、後で詳述する。
【0025】
上記構成の現像装置において、現像スリーブ4上の現像剤3は該スリーブ4の矢印B方向の回転に伴って搬送され、ドクタ6により規制されて薄層化される。なお、本実施形態においては、トナー3bとして、粒径4〜15μmの磁性トナーを、磁性キャリア3aとして、粒径20〜50μmの低抵抗キャリアを使用し、現像剤収容部A内の現像剤3におけるキャリア3aのトナー被覆率は約100%近辺に設定している。薄層化された現像剤3は、矢印C方向に回転している感光体ドラム1と対向する現像位置に搬送される。この現像位置で、感光体ドラム1上に形成されている静電潜像にトナーが供給され、該静電潜像の可視像化が行われる。現像位置を通過した現像スリーブ4上の現像剤は該スリーブ4の回転に伴って更に搬送され、トナー補給開口部10aと対向する位置に到達する。このトナー補給開口部10には、トナーホッパ8内のトナー3aがアジテータ8で送り出され現像スリーブ4上の現像剤と接するように滞留している。現像剤3は、トナー3aと該現像剤収容部Aの現像剤との接触部で、新しいトナー3aを取り込んだ後、現像剤収容部Aに戻る。そして、新しいトナー3aを含んだ現像剤3はドクタ6による規制部で内圧が増加する。この内圧の増加した現像剤中でキャリアによるトナーの帯電が行われる。一方、上記現像位置に供給されずにドクタ6で進行が阻止された現像剤3の一部は、現像剤収容部A内で現像剤3自身の内圧及び重力によってトナーホッパ8のトナー補給開口部10に向かって移動する。トナー補給開口部10付近まで移動してきた現像剤3は、現像スリーブ4の回転に伴ってドクタ6側に循環するように搬送される。
【0026】
また、上記構成の現像装置においては、現像剤中のトナー濃度が低い間は、トナー3bの取り込みは現像スリーブ4表面からの距離が近い所から取り込まれ、この位置での現像剤3の移動速度は速く、トナー3bの取り込みが活発に行われる。現像剤3に取り込まれたトナーが多くなってトナー濃度が高まるとそれに伴って現像剤3の嵩が増加するため、現像剤3がトナー補給口8aの部分に滞留し、トナー補給開口部10を覆ってしまう。このため、現像スリーブ4上の現像剤3へのトナー取り込み量が少なくなる。このトナー取り込み量の減少により、現像剤3のトナー濃度が常に一定濃度以下に保たれる。逆に、現像剤3のトナー濃度が低くなると現像剤の3の嵩が減少するため、現像剤3がトナー補給開口部10を塞がなくなるので、現像スリーブ4上の現像剤3へ所定量のトナーが取り込まれ、現像剤3のトナー濃度が常に一定濃度以上に保たれる。このようにトナー濃度をほぼ一定範囲内にコントロールできるので、トナー濃度センサ、現像剤の現像能力を知るために感光体ドラム1上に形成した基準トナー像の画像濃度を検知する光学的画像濃度センサ、トナー補給部材などを用いた複雑なトナー濃度制御機構が不要となる。
【0027】
次に、本実施形態の特徴部である上記シャッター20の開閉機構について説明する。
本実施形態の現像装置においては、前述の図3に示すように、シャッター20は、その両端に支持部20aが形成されており、該支持部20aがスプリング30で下方へ付勢されることにより、現像部ユニット2a側のトナー補給開口部を常時閉鎖するように設けられている。この状態で現像部ユニット2aとトナー収容部ユニット2bを合体させたときの、トナー補給開口部10の様子を図4及び図5に示す。図示のように、画像形成装置本体へ装着する前の状態では、シャッター20により、トナー補給開口部10が閉鎖されている。なお、図5においては、シャッター20の構成をわかりやくするために、前述の図2で示したギヤ群を全て省略してある。
【0028】
また、本実施形態の現像装置においては、図4に示すように、現像部ユニット2a及びトナー収容部ユニット2bには、現像装置2を支持するための現像装置支持部12が形成されている。
一方、図6に示すように、画像形成装置100本体の両側板には、ガイドレール110及び120が設けられている。そして、ガイドレール110で上記現像装置2の現像装置支持部12を、ガイドレール120でシャッター支持部20aをそれぞれ支持しながら矢印D方向にスライドさせることにより、現像装置2を画像形成装置100本体に対して着脱可能な構成としている。なお、上記シャッター支持部20aをガイドするガイドレール120の、画像形成装置100の奥側には、奥側にいくほど徐々に上方に向かって屈曲した屈曲部120aが形成されている。
【0029】
なお、現像装置2の新品時には、図4に示すように、キャリア3aのみからなるスタート剤がスタート剤収容部Bに収容され、このスタート剤収容部Bと上記現像剤収容部Aとの間にはシール部材50aが設けられている。また、トナーホッパ8のトナー補給開口部にも、シール部材50bが設けられている。
【0030】
上記構成の現像装置2を画像形成装置100本体へ装着する際の動作を説明する。まず、装着直前に、スタート剤のシール部材50aを剥がして現像剤収容部Aにスタート剤をセットし、上記ドクタ6の現像剤搬送方向上流側であって上記プレドクタ7aの現像剤搬送方向下流側の現像スリーブ4表面にキャリア3aを磁着させる。次に、トナーホッパ8のシール部材50bを剥がしておく。
【0031】
この状態で、現像装置2を画像形成装置100本体に装着すると、ガイドレール120でガイドされたシャッター支持部20aは、奥側の屈曲部120aへ達っした以降上方に向かい、上記スプリング30の付勢力に抗して、シャッター20を上方へスライドさせる。これにより、シャッター20で閉鎖されていたトナー補給開口部10が開放される。また、現像装置2を画像形成装置100本体から取り外す際には、装置手前へガイドされるにしたがって、シャッター20はスプリング30の付勢力等により下方へスライドされるので、トナー補給開口部10は閉鎖される。なお、スプリング30を設けずに、シャッター20の自重を利用してトナー補給開口部を閉鎖させるように構成してもよい。
【0032】
以上、本実施形態によれば、シャッター20が、現像装置2の画像形成装置100本体への着脱動作に連動して、トナー補給開口部20を開閉するように設けられているので、現像装置2が画像形成装置100本体に装着されていない状態では、運搬中や画像形成装置100への着脱時の振動を受けても、シャッター20により該開口部20が閉鎖されているので、該開口部20からのトナーの流出を防止することができる。これにより、現像装置2の新品時に、現像スリーブ4にトナー3bが直接付着するのを防止して、形成画像の地汚れやトナー飛散による装置内部の汚染等を防ぐことができる。しかも、画像形成装置本体側にガイドレール120を設け、画像形成装置への装着動作に連動してシャッター20をガイドさせるという簡単な構成・動作でトナー補給開口部20を開放するので、複雑な開閉機構を設ける場合に比べて、省スペース、低コストにトナーの流出を防止することができる。
【0033】
図7は、本発明の現像装置の変形例に係る現像装置の部分拡大図である。この例においては、図1乃至図5で示した構成を備えており、更に駆動ギヤ40に複数の突起40aを設けている。また、図8に示すように、画像形成装置100本体のガイドレール120上部の、上記突起40aのスライド経路にも複数の突起130を設けている。この変形例においては、現像装置2の装着方向へのスライドに伴って、突起40aと突起130とが歯車のように噛み合うことにより、上記駆動ギヤ40が矢印C方向に回転し、現像スリーブ4が現像時と同じ矢印B方向に回転する。また、現像スリーブ4の回転が完了した以降に、上記シャッター20の上方へのスライドが開始されるように、突起130は、ガイドレール120の屈曲部120aより装着方向手前側に配置されている。本変形例によれば、現像装置2の装着動作に連動して、現像スリーブ4が回転するので、キャリア22aのみからなるスタート剤をスリーブ4に担持させることができ、しかも、現像スリーブ4の回転が完了した以降に、トナー補給開口部10の開放が開始されるので、現像スリーブ4にトナー3bが直接付着するのをより確実に防止することができる。
なお、現像スリーブ4の回転は、トナー補給開口部10が開放された時点で、少なくとも現像スリーブ22aの該開口部10に対向する部分がキャリア22aを担持している状態となるように回転させればよいが、回転角度を360°以上に設定し、現像スリーブ4の全周に渡って確実にスタート剤を担持させておくことがより好ましい。現像スリーブ4の回転角度は、突起40a及び突起130の配置間隔を調整することで調整可能である。
【0034】
上記実施形態においては、現像装置2単体で画像形成装置100本体へ着脱される場合を示したが、現像装置2と他の構成部品とがユニット化されたプロセスユニットとして、現像装置2が着脱される場合にも、同様に適用することができる。
【0035】
【発明の効果】
請求項1乃至4の発明によれば、現像装置の新品時に、トナー補給開口部からのトナーの流出を防止することにより、現像剤担持体にトナーが直接付着するのを防止して、形成画像の地汚れやトナー飛散による装置内部の汚染等を防ぐことのできるという優れた効果がある。
【0036】
また、現像剤担持体にトナーが直接付着するのをより確実に防止できるという優れた効果がある。
【0037】
請求項3及び4の発明によれば、地汚れのない画像形成を行うことができるとともに、飛散トナーによる装置内部の汚染を防ぐことができるという優れた効果がある。
【0038】
特に、請求項4の発明によれば、複雑な開閉機構を設ける場合に比べて、省スペース、低コストにトナーの流出を防止することができるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施形態に係る現像装置の画像形成装置へ装着された状態を示す説明図。
【図2】同現像装置の斜視図。
【図3】同現像装置の分割された状態を表す斜視図。
【図4】同現像装置の画像形成装置へ装着される前の状態を示す説明図。
【図5】本発明の特徴部を説明するための現像装置の斜視図。
【図6】実施形態に係る画像形成装置の斜視図。
【図7】変形例に係る現像装置の斜視図。
【図8】変形例に係る画像形成装置の斜視図。
【符号の説明】
1 感光体ドラム
2 現像装置
2a 現像部ユニット
2b トナー収容部ユニット
3 現像剤
3a 磁性キャリア
3b トナー
4 現像スリーブ
4a 回転軸受け
6 ドクタ
7 ひさし部材
7a プレドクタ
8 トナーホッパ
9 トナーアジテータ
10 トナー補給開口部
12 現像装置支持部
15 スタート剤収容部
20 シャッター
20a シャッター支持部
30 スプリング
40 駆動ギヤ
40a 突起
41、42 アイドルギヤ
43 スリーブ回転ギヤ
50a シール部材(スタート剤用)
50b シール部材(トナー用)
100 画像形成装置
110 ガイドレール(現像装置支持用)
120 ガイドレール(シャッター支持用)
120a 屈曲部
130 突起
Claims (4)
- 内部に磁界発生手段を有し、トナーと磁性キャリアとを含む2成分現像剤を担持して搬送する現像剤担持体と、該現像剤担持体に担持されて搬送される該現像剤の量を規制する現像剤規制部材と、該現像剤規制部材で掻き取られた該現像剤を収容する現像剤収容部と、該現像剤収容部に隣接し、該現像剤担持体上の該現像剤にトナーを補給するトナー補給開口部を有するトナー収容部とを備え、該現像剤担持体上のトナー濃度の変化により、該現像剤と該トナー収容部のトナーとの接触状態を変化させて、該現像剤中へのトナーの取り込み状態を変化させる現像装置において、
現像装置の画像形成装置本体への着脱動作に連動して、上記トナー補給開口部を開閉する開閉部材を設け、
現像装置の画像形成装置本体への装着動作に連動して上記現像剤担持体が回転し、その回転が完了した以降に該トナー補給開口部が開放するように構成したことを特徴とする現像装置。 - 請求項1の現像装置において、
上記回転の角度が、360°以上であることを特徴とする現像装置。 - 潜像担持体上に形成した潜像を現像装置を用いて現像して画像を形成する画像形成装置において、
現像装置として、請求項1又は2の現像装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項3画像形成装置において、
画像形成装置本体内に上記開閉部材をガイドするガイドレールを設け、上記現像装置の画像形成装置への装着動作に連動して、該開閉部材をガイドレールでガイドすることにより、上記トナー補給開口部を開放する方向に開閉部材を移動させるように構成したことを特徴とする画像形成装置。
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