JP4010338B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
(J1)特開平7−306596号公報記載の技術
この公報には、2成分現像装置において現像剤担持体から感光体にトナーのみを供給する際、誤って同感光体に付着したキャリアを転写工程以前に掻き取るキャリア掻き取り装置が記載されている。このキャリア掻き取り装置は、内部に固定磁石を有する円筒状のスリーブ表面を感光体表面に接近して配置し、スリーブ上に付着したキャリアを所定の位置でスクレーパ(ブレード)により掻き落としている。
前記スクレーパはその自由端が所定の押し付け力を持って、スリーブ表面と摩擦接触するため、スクレーパ先端およびスリーブ表面は経時的に磨耗が進む。このため、両者の接触面が不均一となり、やがてスリーブ上のキャリアを掻き取ることができなくなり、画質欠陥を招くことになる。特に、近年の画質向上を狙った画像形成装置における小粒径キャリアでは、不均一接触面からのキャリア漏れが促進され、画質欠陥となり易い傾向にある。
したがって、キャリア掻き取り装置においては、スリーブ表面とスクレーパとの摩擦接触面を均一にし且つ接触圧力を均一にすることが必要である。
(J2)特開平9−211971号公報記載の技術
この公報には内部に固定磁石を有する回転するスリーブ上の磁性トナー(キャリアを使用しない一成分現像剤)の層厚を一定にするため、磁性スクレーパを使用した技術が記載されている。磁性スクレーパの自由端は、スリーブ内部の固定磁石の磁極に対向して配置されているので、磁力によりスリーブ表面に均一な力で吸引され、スリーブ表面に均一な接触圧力で当接すると考えられる。
(前記(J2)の問題点)
この公報記載の技術はスリーブ上の磁性トナーの層厚を一定にするための技術であり、スリーブと磁性スクレーパとの間をスリーブ上の磁性トナーが通過するように構成されているので、スリーブ上のキャリアを掻き取るために使用することはできない。
(J3)特開平8−76594号公報記載の技術
この公報には、像担持体に当接して像担持体上に残留する磁性トナーを除去するクリーニング部材と、このクリーニング部材の下方に配置されクリーニング部材から落下する磁性トナーを受けて搬送し且つ像担持体の回転方向と順方向に回転するスリーブと、前記スリーブ内に配置され前記像担持体から離れた位置に配置された磁極を有する固定の磁石ロールと、前記磁極に対して自由端を対向させて配置した磁性スクレーパとを備えたクリーニング装置が記載されている。
(前記(J3)の問題点)
この公報記載の技術は磁性トナーを掻き取る技術であるが、この公報記載の技術を使用してキャリアの掻き取りを行ったところ、スリーブに対する磁性スクレーパの圧接力が小さいとキャリアのすり抜けが生じるという問題点があった。
(O01)キャリアのすり抜けが少なくキャリアの掻き取り効率が高いキャリア掻き取り装置を提供すること。
(O02)キャリア掻き取りブレード先端のエッジ部とキャリア搬送スリーブとの圧接力を小さく均一にすること。
なお、本発明を後述の実施例の符号と対応させて説明する理由は、本発明の理解を容易にするためであり、本発明の範囲を実施例に限定するためではない。
前記課題を解決するため、本発明の画像形成装置は、次の構成要件(B01),(B02)を備えたことを特徴とする。
(B01)表面に形成された静電潜像がキャリア及びトナーを含む現像剤を有する現像器(G)によりトナー像に現像される現像領域(Q2)、前記トナー像が転写される転写領域(Q4)を通過する回転する像担持体(PR)、
(B02)軸方向に延びる磁極が円周方向に間隔を置いて複数配置され且つ固定支持された磁石ロール(27)であって、異極性の2つの磁極の極間において前記像担持体(PR)に対向する前記磁石ロール(27)と、
前記磁石ロール(27)の外周面を被覆した状態で且つ前記像担持体(PR)表面に対向し且つ接近した状態で、前記像担持体(PR)との対向位置で前記像担持体(PR)と反対方向に回転移動する円筒状の非磁性のキャリア搬送スリーブ(28)と、
前記磁石ロール(27)の複数の磁極の中の前記2つの異極性の磁極よりも前記キャリア搬送スリーブ(28)回転方向下流側に配置された磁極からの磁力を受けて前記キャリア搬送スリーブ(28)に当接して前記キャリア搬送スリーブ(28)表面に付着したキャリアを掻き取る磁性材料製のキャリア掻き取りブレード(31)であって、その先端のエッジが、前記1つの磁極が前記キャリア搬送スリーブ(28)表面に形成する磁界のピーク位置よりキャリア搬送スリーブ(28)回転方向の上流側の位置に当接する前記キャリア掻き取りブレード(31)と、
を有し、前記像担持体(PR)の回転方向において前記現像領域(Q2)と前記転写領域(Q4)との間に配置されて前記像担持体(PR)表面のキャリアを前記2つの磁極の極間で回収するキャリア回収装置(K)。
前記構成を備えた本発明の画像形成装置では、像担持体(PR)表面に形成された静電潜像は、現像領域(Q2)において、キャリア及びトナーを含む現像剤を有する現像器(G)によりトナー像に現像される。像担持体(PR)表面のトナー像は、転写領域(Q4)において転写される。前記像担持体(PR)の回転方向において前記現像領域(Q2)と前記転写領域(Q4)との間には、キャリア回収装置(K)が配置されている。キャリア回収装置(K)の前記磁石ロール(27)は固定支持されている。前記磁石ロール(27)には、軸方向に延びる磁極が円周方向に間隔を置いて複数配置されており、異極性の2つの磁極の極間において前記像担持体(PR)に対向する。円筒状の非磁性のキャリア搬送スリーブ(28)は、前記磁石ロール(27)の外周面を被覆した状態で且つ前記像担持体(PR)表面に対向し且つ接近した状態で、前記像担持体(PR)との対向位置で前記像担持体(PR)と反対方向に回転移動する。
したがって、前記キャリア掻き取りブレード(31)先端のエッジ(31a)の配置により、前記エッジ(31a)部とスリーブ表面との圧接力が小さくても、スリーブ上のキャリアのすり抜けが少なく、キャリアの掻き取り効率を高くすることができる。
したがって、キャリア掻き取りブレード(31,33)先端部とキャリア搬送スリーブ(28)表面との間をキャリアがすり抜けるのを防止することができるので、キャリアの掻き取り効率が向上する。
本発明の画像形成装置の形態1は、前記本発明において、次の構成要件(B03)を備えたことを特徴とする。
(B03)前記キャリア掻き取りブレード(31)の先端の位置と前記磁界のピーク位置とがキャリア搬送スリーブ(28)の中心に対してなす角度をθとした場合に4°≦θ≦10°となるように構成された前記キャリア搬送部材(28)および前記キャリア掻き取りブレード(31)。
前記構成を備えた本発明の画像形成装置の形態1では、前記θが前記式4°≦θ≦10°を満たす場合、キャリア掻き取りブレード(31)先端のエッジ(31a)に接近してきたキャリアは、磁極によりキャリア掻き取りブレード(31)表面に形成される磁界に引き付けられて、キャリア掻き取りブレード(31)の表面に移動し、キャリア搬送スリーブ(28)表面から掻き取られる。このため、キャリアがキャリア搬送スリーブ(28)先端に滞留することを防止でき、滞留したキャリアの一部がエッジ(31a)とキャリア搬送スリーブ(28)表面との間をすり抜ける状態の発生を防止することができる。
本発明の画像形成装置の形態2は、前記本発明または形態1において次の要件(A08)を備えたことを特徴とする。
(A08)前記像担持体(PR)表面をクリーニングするために前記像担持体(PR)表面の回転移動方向の前記帯電領域(Q0)の上流側で且つ前記転写領域(Q4)の下流側に配置されたクリーナであって、前記キャリア搬送部材(28)を有する前記クリーナ。
前記構成を備えた本発明の画像形成装置の形態2では、前記像担持体(PR)表面をクリーニングするために前記像担持体(PR)表面の回転移動方向の前記帯電領域(Q0)の上流側で且つ前記転写領域(Q4)の下流側に配置されたクリーナは、前記キャリア搬送部材を有する。したがって、像担持体(PR)表面に付着したキャリアは前記クリーナのキャリア搬送部材により回収される。
(E01)キャリア搬送スリーブ表面に対するキャリア掻き取りブレード先端のエッジの当接位置を、磁界のピーク位置に対して適切な位置に設定したことにより、キャリアのすり抜けが少なくキャリアの掻き取り効率が高いキャリア掻き取り装置を提供することができる。
(E02)磁性材料製のキャリア掻き取りブレードを使用しているので、キャリア掻き取りブレード先端のエッジ部とキャリア搬送スリーブとの圧接力を小さく均一にすることができる。
次に図面を参照しながら、本発明の実施の形態の具体例(実施例)を説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
なお、以後の説明の理解を容易にするために、図面において、前後方向をX軸方向、右左方向をY軸方向、上下方向をZ軸方向とし、矢印X,−X,Y,−Y,Z,−Zで示す方向または示す側をそれぞれ、前方、後方、右方、左方、上方、下方、または、前側、後側、右側、左側、上側、下側とする。
また、図中、「○」の中に「・」が記載されたものは紙面の裏から表に向かう矢印を意味し、「○」の中に「×」が記載されたものは紙面の表から裏に向かう矢印を意味するものとする。
図1は本発明の実施例1のキャリア掻き取り装置を備えた画像形成装置の全体説明図である。
図1において、画像形成装置Uは本体U1および本体U1の上面のプラテンガラスPG上に置かれた自動原稿搬送装置U2を有している。前記自動原稿搬送装置U2は、複写しようとする複数の原稿Giが重ねて載置される原稿給紙トレイTG1を有している。前記原稿給紙トレイTG1に載置された複数の各原稿Giは順次プラテンガラスPG上の複写位置を通過して原稿排紙トレイTG2に排出されるように構成されている。前記自動原稿搬送装置U2は、その後端部(−X端部)に設けた左右方向に延びるヒンジ軸(図示せず)により前記複写機U1に対して回動可能であり、原稿Giを作業者が手でプラテンガラスPG上に置く場合に上方に回動される。
複写機本体U1上面の透明なプラテンガラスPGの下方に配置された原稿読取装置としてのIITは、露光光学系Aを有している。
前記自動原稿搬送装置(オートドキュメントフィーダ)U2を使用して複写を行うADFモードの場合は、前記露光光学系Aはホーム位置に停止した状態で、プラテンガラスPG上の複写位置を順次通過する各原稿Giを露光する。
原稿Giを作業者が手でプラテンガラスPG上に置いて複写を行うプラテンモードの場合、露光光学系Aは移動しながらプラテンガラスPG上の原稿を露光走査する。前記露光光学系Aのランプによって露光された前記原稿Giからの反射光は、前記露光光学系Aを通ってCCD(固体撮像素子)上に収束される。前記CCDは、その撮像面上に収束された原稿反射光量に応じた電気信号を出力する。
レーザ駆動回路DLは、入力された画像データに応じてレーザ駆動信号をROS(潜像形成装置)に出力する。
前記トナー像が形成された像担持体PR表面は転写領域Q4に移動する。転写領域Q4の下側には、左右一対のスライドレールSR,SRにより前後(紙面に垂直な方向)にスライド移動可能なスライドフレームFsが、画像形成装置本体に対して着脱可能に支持されている。前記スライドフレームFsには転写ロールTと、転写ロールクリーナCLtと、ロール支持レバーLrと、転写後シートガイドSG2と、シート搬送ベルトBHとが支持されている。
前記転写後シートガイドSG2は、前記転写ロールTおよび前記像担持体PRの接触領域である転写領域Q4を通過した記録シートSを下流側のシート搬送ベルトBHにガイドする。
前記第1給紙トレイTR1の右側上方位置には手差トレイTRtが設けられている。手差トレイTRtまたは前記各給紙トレイTR0〜TR3から送り出される各記録シートSは、第1シート搬送路SH1を通って前記転写領域Q4に搬送されるようになっている。
前記転写領域Q4において前記転写ロールTは、像担持体PR上のトナー像を記録シートSに静電的に転写する。転写後の像担持体PR表面は像担持体クリーナCLpにより残留トナーが除去される。また、前記転写ロールTは転写ロールクリーナCLtにより表面付着トナーが回収される。
前記シート搬送路SH1、シート排出路SH2、シート反転路SH3と、前記符号Rp,Rs,Rr,SG1,SG2,BH,Ra等で示された要素によりシート搬送装置SHが構成されている。
図2は前記図1の要部拡大説明図で、現像装置およびキャリア回収装置の説明図である。図3は現像装置の要部である現像器の斜視図である。図4は前記図3に示す現像器の現像剤補給口部分の拡大説明図で前記図2の矢印IV方向から見た部分断面図である。図5は前記現像器の説明図で、図5Aは図4のVA−VA線断面図、図5Bは図4のVB−VB線断面図、図5Cは現像器の回転力伝達ギヤの説明図である。
図2〜図5において、現像領域Q2において像担持体PRに対向して配置された現像器Gは、負極帯電性のトナーおよび正極帯電性の磁性キャリアから成る2成分現像剤を収容する現像容器Vを有している。
図3において、現像容器Vは、現像容器本体1と、前記現像容器本体1の前端(X端)および後端(−X端)に連結された前側接続部材2(図3、図5A参照)および後側接続部材3とを有している。前側接続部材2は、前側上部接続部材2a、前側下部接続部材2bを有しており、後側接続部材3は、後側上部接続部材3a、後側下部接続部材3bを有している。
図3において、前記現像容器本体1の前端および後端のそれぞれ上側の部分には、一対の被支持部1a,1aが設けられており、前記現像容器Vが画像形成装置U内部に装着された際、前記各被支持部1aが画像形成装置Uのフレーム(図示せず)により支持される。
前記攪拌搬送部材R1とR2との間には仕切壁4(図5B参照)が設けられている。仕切壁4は現像容器V内部を上下に分割している。前記仕切壁4の前端部および後端部には上下を連通させる連通口4a,4b(4aのみ図示)が形成されており、現像容器V内の現像剤は前記攪拌搬送部材R1,R2により循環しながら攪拌される。
図2〜図4において、前記前側接続部材2の上部で前端部には現像剤補給口6が形成されている。また、図3、図4、図5Aにおいて、前記前側接続部材2上部側面には現像剤排出口7が形成されている。前記現像剤排出口7は、前記現像剤補給口6から補給された新しい現像剤が補給後すぐに排出される割合を少なくするため、前記現像剤補給口6の位置より搬送方向上流側(後端側)に形成されている。
図5Bにおいて、現像容器V内には前記現像ロールR0上の現像剤の層厚を規制するための層厚規制部材8が配置されている。
前記符号1〜8で示された要素から、本実施例における現像容器V(1〜8)が構成されている。
前記現像剤補給筒12内部には補給用現像剤搬送部材R4が回転可能に配置されている。補給用現像剤搬送部材R4の回転軸の一端にはギヤG5(図2参照)が固定されており、前記補給用現像剤搬送部材R4はギヤG5と噛み合う図示しない現像装置用モータにより回転駆動されるようになっている。
前記符号11〜17,G5で示された構成要素から現像剤補給装置(11〜17+G5)が構成される。
前記現像剤貯蔵容器14から現像剤補給筒12内に供給された高濃度現像剤は回転駆動する前記補給用現像剤搬送部材R4によって搬送され、現像剤補給口6から現像容器V内に補給されるようになっている。
この高濃度現像剤の補給は、通常の使用時には像担持体PR上に形成した濃度検出用トナー像の濃度を検知するトナー像濃度センサ(図示せず)の検出値により行われている。
前記排出用現像剤搬送筒接続部21には排出用現像剤搬送筒22の前端部(X端部)が接続されており、前記排出用現像剤搬送筒22の後端部(−X端部)には現像剤回収容器23(図3参照)が接続されている。
図3において、前記排出用現像剤搬送筒22内部には、排出用現像剤搬送部材R5が配置されている。
前記キャリア回収装置Kはキャリア回収容器25を有している。キャリア回収容器25内にはキャリア搬送ロール(キャリア搬送部材)26が収容されており、キャリア搬送ロール26は前記キャリア回収領域Q3を挟んで前記像担持体PRに対向している。キャリア搬送ロール26は固定支持された円筒状の磁石ロール27およびその外周を囲むように配置された回転する円筒状のキャリア搬送スリーブ28を有している。
前記磁石ロール27には軸方向に延びる磁極が円周方向に間隔を置いて複数配置されている。前記磁極の位置はS,Nで示されている。前記キャリア搬送スリーブ28は、磁石ロール27の外側面を被覆した状態で回転する円筒状部材であり、その表面は前記像担持体PR表面に対向且つ接近した状態で回転移動する。
前記キャリア搬送スリーブ28の回転移動するスリーブ表面に当接してキャリア搬送スリーブ28表面に付着したキャリアを掻き取る磁性材料製のキャリア掻き取りブレード31は、ブレード支持部材32に支持されている。
キャリア掻き取りブレード31は、前記複数の磁極の中の1つの磁極が前記キャリア搬送スリーブ28表面に形成する磁界のピーク位置よりキャリア搬送スリーブ28回転方向の上流側の位置に先端のエッジ31aが当接し且つ前記先端がキャリア搬送スリーブ28の上流側を向いて配置されている。
r(mm):キャリア搬送スリーブの半径。
θ(ラジアン):キャリア搬送スリーブ28表面に当接するキャリア掻き取りブレード31先端のエッジ位置と前記磁石ロール27の磁界のピーク位置とがキャリア搬送スリーブ28の中心に対してなす角度。
Mp(mT):前記磁界のピーク位置の磁界強度。
本実施例では次のように設定されている。その理由は後で実施例の作用の欄で説明する。
r=8(mm)
θ=7π/180(ラジアン)=7°
Mp=50(mT)
4°≦θ≦10°………………………………………………………………(1)
前記式(1)はθをラジアンで表した場合、次式(2)となる。
4π/180≦θ(ラジアン)≦10π/180…………………………(2)
また、一般に前記キャリア搬送ロール26および前記キャリア掻き取りブレード31は、Mp,rが変化した場合にθが次式(3)を満たすように構成または配置することにより、キャリア搬送スリーブ28上のキャリアの掻き取りを良好に行うことができることが実験により分かった。
38.1≦Mp/rθ≦119.4……………………………………………(3)
前記構成を備えた実施例のキャリア掻き取り装置では、現像領域Q2において現像ロールR0上のキャリアの一部が像担持体PR上に転移することがある。このキャリアはキャリア回収領域Q3において磁石ロール27の外側を回転するキャリア搬送スリーブ28上に磁力により吸着される。
キャリア搬送スリーブ28上に吸着されたキャリアはキャリア搬送スリーブ28の回転に伴ってキャリア掻き取りブレード31先端のエッジ31aの当接部に向かって移動する(図6A参照)。
また、θが前記式(1)または(2)を満たす場合、磁性材料製のキャリア掻き取りブレード31は、図6Aに示す磁極Sに引き付けられてキャリア搬送スリーブ28表面に磁力により押圧される。前記磁力はキャリア掻き取りブレード31の幅方向の全領域に均等に作用するので、前記構成を備えたキャリア搬送スリーブ28表面への前記エッジ31aの当接圧力を均一にすることが容易となる。この場合、キャリアがキャリア搬送スリーブ28先端に滞留することを防止でき、滞留したキャリアの一部がエッジ31aとキャリア搬送スリーブ28表面との間をすり抜ける状態の発生を防止することができる。
また、前記キャリア搬送スリーブ28表面へのエッジ31aの当接位置が、前記図6Aで説明した実施例の範囲よりも、前記磁極Sに対して上流側に配置された場合にも、前記図6Bで説明した場合と同様に、キャリアがキャリア搬送スリーブ28先端に滞留し、滞留したキャリアの一部はエッジ31aとキャリア搬送スリーブ28表面との間をすり抜けるという問題点が発生する。
図7は本発明のキャリア掻き取り装置を備えた画像形成装置の実施例2の要部説明図である。
図7において、現像ロール(キャリアを含む現像剤を搬送する現像剤搬送部材、すなわち、キャリア搬送部材)R0は磁石ロールR0aと前記磁石ロールR0aの外側面を被覆する回転可能な現像スリーブ(キャリアを含む現像剤を搬送する現像剤搬送スリーブ、すなわち、キャリア搬送スリーブ)R0bを有しており、前記磁石ロールR0aには軸方向に延びる磁極が円周方向に間隔を置いて複数配置されている。前記磁極の位置はS,Nで示されている。前記現像スリーブ(キャリア搬送スリーブ)R0bは、磁石ロールR0aの外側面を被覆した状態で回転する円筒状部材であり、その表面は前記像担持体PR表面に対向且つ接近した状態で回転移動する。
したがって、前記現像ロールR0の磁石ロールR0aの磁極位置と現像スリーブ(キャリア搬送スリーブ)表面に当接するキャリア掻き取りブレード33先端のエッジ33aの位置との位置関係は前記実施例1の式(1)を満たしている。
したがって、本実施例の現像スリーブR0bに付着したキャリアはキャリア掻き取りブレード33のエッジ33aによりすり抜けることなく、掻き取ることができる。
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内で、種々の小設計変更を行うことが可能である。次に、本発明の変更例を例示する。
(H01)前記キャリア搬送スリーブは、像担持体表面の現像剤を回収するクリーナに設けることが可能である。
Claims (1)
- 次の構成要件(B01),(B02)を備えたことを特徴とする画像形成装置、
(B01)表面に形成された静電潜像がキャリア及びトナーを含む現像剤を有する現像器によりトナー像に現像される現像領域、前記トナー像が転写される転写領域を通過する回転する像担持体、
(B02)軸方向に延びる磁極が円周方向に間隔を置いて複数配置され且つ固定支持された磁石ロールであって、異極性の2つの磁極の極間において前記像担持体に対向する前記磁石ロールと、
前記磁石ロールの外周面を被覆した状態で且つ前記像担持体表面に対向し且つ接近した状態で、前記像担持体との対向位置で前記像担持体と反対方向に回転移動する円筒状の非磁性のキャリア搬送スリーブと、
前記磁石ロールの複数の磁極の中の前記2つの異極性の磁極よりも前記キャリア搬送スリーブ回転方向下流側に配置された磁極からの磁力を受けて前記キャリア搬送スリーブに当接して前記キャリア搬送スリーブ表面に付着したキャリアを掻き取る磁性材料製のキャリア掻き取りブレードであって、その先端のエッジが、前記1つの磁極が前記キャリア搬送スリーブ表面に形成する磁界のピーク位置よりキャリア搬送スリーブ回転方向の上流側の位置に当接する前記キャリア掻き取りブレードと、
を有し、前記像担持体の回転方向において前記現像領域と前記転写領域との間に配置されて前記像担持体表面のキャリアを前記2つの磁極の極間で回収するキャリア回収装置。
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