JP4379722B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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請求項2の発明に係る画像形成装置は、静電潜像が表面に形成される像担持体と、3つ以上の現像剤それぞれに対応して設けられた各現像剤を担持する現像剤担持体を有し、この現像剤担持体によって前記像担持体表面上の前記静電潜像を前記現像剤で現像するよう構成された複数の現像ユニットと、を備え、前記各現像ユニットによって静電潜像を現像することにより前記像担持体に現像剤像を順次形成し、当該現像剤像を被転写材に転写して画像形成可能な画像形成装置において、前記複数の現像ユニットのうち、少なくとも現像剤像形成順位が最上位以外の現像ユニットには、非現像時に前記現像剤担持体上に付着している現像剤を回収する回収手段が備えられ、更に、前記各現像ユニットの各現像剤の帯電能力を推定する帯電能力推定手段を備え、前記帯電能力推定手段による推定結果に基づき、前記複数の現像ユニットのうち一の現像ユニットが、それよりも上位の現像ユニットに比べて現像剤の帯電能力が低いかどうかを判断し、低いとの肯定判断をした場合、前記一の現像ユニットに備えられた回収手段による現像剤の回収を開始する、回収動作を実行することを特徴とする。
「被転写材」は、用紙やOHPシートなどの被記録媒体だけでなく、中間転写ベルトや中間転写ドラム等の中間転写体であってもよい。
「画像形成装置」は、プリンタ(レーザプリンタ)などの印刷装置だけでなく、ファクシミリ装置や、プリンタ機能及びスキャナ機能等を備えた複合機であってもよい。また、現像ユニット毎に像担持体を備えたタンデム方式のものに限られず、各現像ユニットが共通の像担持体に対して現像を行う4サイクル方式であってもよい。
「非現像時」とは、現像ユニットが現像動作を行っていない時を意味し、例えば、画像形成動作の前後、順次実行される被記録媒体への各画像形成動作の間、更には、現像剤担持体が像担持体のうち静電潜像形成領域以外の部分に対向している時が含まれる。
「回収動作」は、回収手段を有する現像ユニット全部に対して実行する構成であっても、また、上記一の現像ユニットよりも現像剤像形成順位が下位の現像ユニットの全部または一部について実行する構成であってもよい。
「現像剤像形成順位」は、例えばタンデム方式であれば、被転写材との相対移動方向における現像ユニットの配列順を意味する。
請求項4の発明に係る画像形成装置は、静電潜像が表面に形成される像担持体と、3つ以上の現像剤それぞれに対応して設けられた各現像剤を担持する現像剤担持体を有し、この現像剤担持体によって前記像担持体表面上の前記静電潜像を前記現像剤で現像するよう構成された複数の現像ユニットと、を備え、前記各現像ユニットによって静電潜像を現像することにより前記像担持体に現像剤像を順次形成し、当該現像剤像を被転写材に転写して画像形成可能な画像形成装置において、前記複数の現像ユニットのうち、少なくとも現像剤像形成順位が最上位以外の現像ユニットには、非現像時に前記現像剤担持体上に付着している現像剤を回収する回収手段が備えられ、更に、前記複数の現像ユニットのうち現像剤像形成順位が最下位の現像ユニット以外の現像ユニットのいずれかについて、その現像剤の交換がされたことを検知する検知センサを備え、
前記検知センサの検知結果に基づき、前記現像剤の交換がされたかどうかを判断し、交換されたとの肯定判断をした場合、少なくとも、当該現像剤が交換された現像ユニットよりも下位の現像ユニットに備えられた回収手段による現像剤の回収を開始する、回収動作を実行することを特徴とする。
なお、「導電体」には、現像剤担持体と接触し直流のバイアス電圧が印加される接触タイプのものであっても、また、現像剤担持体と離間し交流のバイアス電圧が印加される非接触タイプのものであってもよい。また、導電体は、現像時にはバイアス電圧を直接的に印加せずに回収動作時のみ回収用バイアス電圧を印加するもの、或いは、現像時には供給用バイアス電圧を印加し、回収動作時には回収用バイアス電圧に切り替えて印加するものであってもよい。
本構成によれば、複数の現像ユニットのうち一の現像ユニットが、それよりも現像剤像形成順位が下位の現像ユニットに比べて帯電能力が高い現像剤を現像することを条件に回収動作(回収手段による現像剤の回収を開始、又は、その回収能力を通常時によりも高める)を実行する。
これにより、上記一の現像ユニットよりも現像剤像形成順位が下位の現像ユニットにおいて、帯電能力が高い現像剤が逆転写されても回収動作の実行により回収されるから、混色や下地かぶりを抑制することができる。
通常、現像剤が交換された現像ユニットの現像剤は、他の現像ユニットの現像剤よりも帯電能力が高く、当該他の現像ユニットにおいて逆転写による混色や下地かぶりが発生し易い。そこで、本構成では、いずれかの現像ユニットの現像剤が交換されたことを条件に、上記回収動作を実行するようにしている。
被記録媒体への画像形成動作をある程度の枚数分実行した後に、逆転写による混色や下地かぶりの、画像形成品質に与える悪影響が顕著になる場合がある。この場合には、回収動作を必ずしも被記録媒体1枚の画像形成動作毎に行う必要はない。そこで、本構成では、複数枚分の被記録媒体への画像形成動作を実行する度に回収動作を実行するようにした。
現像剤が交換された現像ユニットの現像剤は経時的に劣化し、他の現像ユニットの現像剤との帯電能力の差(帯電量の絶対値の差)が小さくなり、逆転写による混色や下地かぶりの影響が徐々に小さくなっていく。そこで、本構成では、回収動作タイミングの被記録媒体のカウント枚数を経時的に増大させる構成とした。
各現像ユニット間における現像剤の帯電能力の差は、画像形成動作を繰り返すことにより小さくなり、逆転写による混色や下地かぶりが画像形成に実質的に影響を与えることがなくなってくる場合がある。そこで、本構成では、設定枚数(逆転写による混色や下地かぶりが画像形成に実質的な影響を与えなくなるまでの枚数)分の被記録媒体への画像形成を行った後は、回収動作を行わない構成とした。
回収手段としては、例えば、請求項8のような回収動作時に導電体に回収用バイアス電圧を印加する構成、請求項9のような現像剤担持体と移動体との接触幅(ニップ幅)を変える構成、更には、請求項10のような回転体の回転速度を変える構成であってもよい。
本構成によれば、回収手段に回収された現像剤を、更に回収する二次回収手段が設けられているから、一旦回収された現像剤が再び現像剤担持体に付着してしまうことを防止できる。
本発明の実施形態1を図1〜図4を参照しつつ説明する。
1.カラーレーザプリンタの構成
図1は、本発明が適用された画像形成装置としてのカラーレーザプリンタ1の概略構成を示す側断面図である。図1に示すように、本実施形態のカラーレーザプリンタ1(画像形成装置)は、可視像形成部4と、用紙搬送ベルト6と、定着部8と、給紙部9と、スタッカー12と、制御部10と、バイアス供給ユニット11とを備え、用紙P(被転写材、被記録媒体)に、外部から入力される画像データに応じた4色のトナー像(現像剤像)を順次形成することにより、多色画像を形成する。
可視像形成部4は、4つの現像ユニット51(51M,51C,51Y,51BK)と、これらの現像ユニット51M,51C,51Y,51BKに対応してそれぞれ設けられている、4つの感光体ドラム3(3M,3C,3Y,3BK。像担持体)、4つの帯電器31,32,33,34、及び4つの露光器41,42,43,44により構成されている。そして、各現像ユニット51M,51C,51Y,51BKにはそれぞれ、マゼンタ(M)、シアン(C)、イエロー(Y)、及びブラック(BK)のトナー(本発明の「3つ以上の現像剤」に相当)が収容されている。つまり、図1における各現像ユニットを示す符号中の英字は、当該現像ユニットに収容されているトナーの色を示しており、マゼンタ(M)、シアン(C)、イエロー(Y)、ブラック(BK)の順番で用紙Pに現像を行う。
(a)感光体ドラム
可視像形成部4を構成する4つの感光体ドラム3M,3C,3Y,3BKは、いずれも略円筒形状の部材で構成され、これら4つがほぼ等間隔に水平方向(図1の紙面左右方向)に並んで、回動可能に配設されている。なお、各感光体ドラム3M,3C,3Y,3BKの略円筒形状の部材は、例えば、アルミニウム製の基材上に、正帯電性の感光層が形成されたものが用いられる。そして、このアルミニウム製の基材は、カラーレーザプリンタ1のグランドラインに接地されている。
4つの帯電器31〜34は、いわゆるスコロトロン型の帯電器である。このうち、マゼンタのトナー像が形成される感光体ドラム3Mを帯電させる帯電器31の詳細構成は図2に示す通りであり、感光体ドラム3Mに対向してその幅方向(同図の紙面奥行き方向)に延設される帯電ワイヤ36と、この帯電ワイヤ36を納めて感光体ドラム3M側を開放したシールドケース37とで構成され、この帯電ワイヤ36に高電圧を印加することにより、感光体ドラム3Mの表面を正極性(例えば+700V)に帯電させる。シールドケース37は、感光体ドラム3M側の開放部にグリッド38を設けた構造となっており、このグリッド38に定電圧を印加することによって、感光体ドラム3M表面の帯電をグリッド38の電圧とほぼ同電位にしている。他の各感光体ドラム3C,3Y,3BKに対向してそれぞれ設けられている各帯電器32〜34も、図2に示す帯電器31と全く同様の構成である。
4つの露光器41〜44についても、代表としてマゼンタのトナーが形成される感光体ドラム3Mを露光する露光器41について図2に基づいて説明する。同図に示すように、露光器41は、感光体ドラム3Mの回転方向(図中右回り)に対して帯電器31より下流側に配設され、外部より入力される画像データの1色分(ここではマゼンタ)に応じたレーザ光を光源から出射し、ポリゴンモータ(図示略)により回転駆動されるポリゴンミラー(図示略)の鏡面などによりそのレーザ光を走査して、感光体ドラム3Mの表面へ照射する。なお、図1,図2に示される露光器41〜44は、大部分の図示が省略されており、最終的にレーザ光が出射される部分のみが図示されている。
4つの現像ユニット51M,51C,51Y,51BKについても、代表としてマゼンタのトナーにより静電潜像を現像する現像ユニット51Mについて図2に基づいて説明する。
給紙部9は、当該カラーレーザプリンタ1の最下部に設けられており、用紙Pを収容する収容トレイ91と、用紙Pを送り出すピックアップローラ92とから構成されている。そして、収容トレイ91に収容された用紙Pは、ピックアップローラ92によって給紙部9から1枚ずつ取り出され、搬送ローラ99等を介して用紙搬送ベルト6に送られる。
また、用紙搬送ベルト6は、各感光体ドラム3の幅より狭く、用紙Pを上面側に担持した状態で一体的に走行するように無端状態に構成され、駆動ローラ62と従動ローラ63に架け渡されている。そして、各感光体ドラム3にそれぞれ対向し且つ用紙搬送ベルト6を挟むように、4つの転写ローラ66,67,68,69がそれぞれ設けられている。
定着部8は、加熱ローラ81と、加圧ローラ82とから構成され、4色のトナー像からなる多色画像を坦持した用紙Pを、加熱ローラ81及び加圧ローラ82によって狭持搬送しながら加熱及び加圧することにより、多色画像を用紙Pに定着させる。
また、カラーレーザプリンタ1の上面にはスタッカー12が形成されている。このスタッカー12は、定着部8の排紙側に設けられており、定着部8から排出される用紙Pを収容する。
制御部10は、周知のCPUを用いた制御装置などにより構成され、カラーレーザプリンタ1の動作全般の制御を行う。そして、バイアス供給ユニット11を制御することにより、各現像ローラ52(52M,52C,52Y,52BK)への現像バイアス(例えば400V)、各転写ローラ66〜69への転写バイアスや電極ローラ104とクリーニングブラシ105との間に印加されるクリーニングバイアス、更には各帯電器31〜34への印加電圧などを制御する。バイアス供給ユニット11は、上記のように制御部10からの制御信号に従って、上記各バイアス等を所定の供給対象に供給する。
逆転写が起こる正確なメカニズムは未だ明らかにされていないが、逆転写の原因、より具体的にはトナーが逆帯電する原因について検証を重ねた結果、一つの推論を得た。まず、逆帯電は用紙P上に転写されたトナー層の中での放電により生じる。このトナー層内での放電は、感光体ドラム3M,3C,3Y,3BKの表面電位(例えば700V)と転写ローラ66〜69の電位(転写バイアス;例えば−1kV)との間の強電界によって生じるものである。そして、各色のトナーが順次転写されていくと、用紙P上のトナーも多層化していくため、トナー層全体の帯電量(正の電位)が上昇していく。これが強電界の中に入るとトナー層の内部で放電が生じ、上層部が負極性に逆帯電してしまうのである。
(1)トナー回収能力向上のための構成
さて、本実施形態では、通常の現像時においては、各供給ローラ55に対し、直接的にバイアス電圧は印加されておらず、各現像ローラ52と略同電位レベルになっている。従って、各供給ローラ55は、トナーホッパ54内のトナーを上記ニップ部分において現像ローラ52に供給する一方で、この現像ローラ52の表面上に付着しているトナー(廃現像剤)をニップ部分において掻き取ってトナーホッパ54内に回収する回収手段として機能する。
上記回収能力向上動作は、いわゆる混色や下地かぶりが生じるおそれがあるときに実行される。2〜4番目の各現像ユニット51C〜51BKにおいて、混色や下地かぶりが生じるかどうかは、2〜4番目の各現像ユニット51C〜51BKの自己のトナー(シアン、イエロー、ブラック)と、それよりも上流側(現像剤像形成順位が上位)の現像ユニット51のトナーとの帯電能力の差によって決まる。
制御部10は、各現像ユニット51について、その現像時において感光体ドラム3と現像ローラ52とに印加されているバイアス電圧に基づき当該現像ユニット51毎のトナーの帯電量(帯電能力)を推定する。そして、制御部10は、2〜4番目の現像ユニット51C〜51BKのうち少なくとも1つの現像ユニットにおけるトナーの帯電量が、それよりも上流側の現像ユニット51のトナーの帯電量よりも所定量以上小さいかどうかを判断する。そして、所定量以上小さいと判断したことを条件に、混色や下地かぶりが発生するおそれがあるとみなして上記スイッチ13をオン動作させる。これにより、2〜4番目の現像ユニット51C〜51BKの供給ローラ55C〜55BKに対して回収用バイアス電圧がバイアス供給ユニット11から印加され廃トナーの回収能力が高められ、もって混色や下地かぶりを防止することができる。
上流側の現像ユニット51と下流側の現像ユニット51とのトナーの帯電量差が所定量以上になったとしても、直ぐに混色や下地かぶりによって画像形成品質に実質的な悪影響を与えるとは限らない。そこで、本実施形態では、制御部10は、帯電量差が所定量以上となった時点から、画像形成を行った用紙Pの枚数をカウントし、予め設定した枚数分だけ用紙Pに画像形成を行った後に上記回収能力向上動作を実行する構成としている。
(1)本実施形態によれば、制御部10は、2〜4番目の現像ユニット51C〜51BKのうち少なくとも1つの現像ユニットにおけるトナーの帯電量が、それよりも上流側の現像ユニット51のトナーの帯電量よりも所定量以上小さいかどうかを判断する。そして、所定量以上小さいと判断したことを条件に、2〜4番目の現像ユニット51C〜51BKの供給ローラ55C〜55BKに対して回収用バイアス電圧がバイアス供給ユニット11から印加する回収能力向上動作を実行する構成とした。これにより、逆転写による混色や下地かぶりが発生する可能のある2〜4番目の現像ユニット51C〜51BKにおいて、廃トナーの回収能力が高められ、もって混色や下地かぶりを防止することができる。
図5,6は(請求項3,4,9の発明に対応する)実施形態2を示す。前記実施形態1との相違は、回収能力向上の方法と、その回収能力向上動作の実行のための判断方法にあり、その他の点は前記実施形態1と同様である。従って、実施形態1と同一符号を付して重複する説明を省略し、異なるところのみを次に説明する。
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
(1)上記各実施形態では、上流側からマゼンタ、シアン、イエロー、ブラックの順で現像を行う構成であったが、これ以外の現像剤像形成順(配列順)であってもよい。
3(3M,3C,3Y,3BK)...感光ドラム(像担持体)
10...制御部(帯電量推定手段、回収用バイアス制御手段)
11...バイアス供給ユニット(現像バイアス印加手段、供給バイアス印加手段)
51(51M,51C,51Y,51BK)...現像ユニット
52(52M,52C,52Y,52BK)...現像ローラ(現像剤担持体)
53,53'...トナーホッパ(現像剤収容室)
55(55M,55C,55Y,55BK)...供給ローラ(回収手段、導電体、回転体、接触体)
112...二次回収ローラ(二次回収手段)
N1,N2...ニップ幅(接触幅)
P...用紙(被転写材)
Claims (11)
- 静電潜像が表面に形成される像担持体と、
3つ以上の現像剤それぞれに対応して設けられた各現像剤を担持する現像剤担持体を有し、この現像剤担持体によって前記像担持体表面上の前記静電潜像を前記現像剤で現像するよう構成された複数の現像ユニットと、を備え、
前記各現像ユニットによって静電潜像を現像することにより前記像担持体に現像剤像を順次形成し、当該現像剤像を被転写材に転写して画像形成可能な画像形成装置において、
前記複数の現像ユニットのうち、少なくとも現像剤像形成順位が最上位以外の現像ユニットには、非現像時に前記現像剤担持体上に付着している現像剤を回収する回収手段が備えられ、
更に、前記各現像ユニットの各現像剤の帯電能力を推定する帯電能力推定手段を備え、
前記帯電能力推定手段による推定結果に基づき、前記複数の現像ユニットのうち一の現像ユニットが、それよりも上位の現像ユニットに比べて現像剤の帯電能力が低いかどうかを判断し、低いとの肯定判断をした場合、前記一の現像ユニットに備えられた回収手段による現像剤の回収を、否定判断をした場合よりも回収能力を高めて行う、回収動作を実行することを特徴とする画像形成装置。 - 静電潜像が表面に形成される像担持体と、
3つ以上の現像剤それぞれに対応して設けられた各現像剤を担持する現像剤担持体を有し、この現像剤担持体によって前記像担持体表面上の前記静電潜像を前記現像剤で現像するよう構成された複数の現像ユニットと、を備え、
前記各現像ユニットによって静電潜像を現像することにより前記像担持体に現像剤像を順次形成し、当該現像剤像を被転写材に転写して画像形成可能な画像形成装置において、
前記複数の現像ユニットのうち、少なくとも現像剤像形成順位が最上位以外の現像ユニットには、非現像時に前記現像剤担持体上に付着している現像剤を回収する回収手段が備えられ、
更に、前記各現像ユニットの各現像剤の帯電能力を推定する帯電能力推定手段を備え、
前記帯電能力推定手段による推定結果に基づき、前記複数の現像ユニットのうち一の現像ユニットが、それよりも上位の現像ユニットに比べて現像剤の帯電能力が低いかどうかを判断し、低いとの肯定判断をした場合、前記一の現像ユニットに備えられた回収手段による現像剤の回収を開始する、回収動作を実行することを特徴とする画像形成装置。 - 静電潜像が表面に形成される像担持体と、
3つ以上の現像剤それぞれに対応して設けられた各現像剤を担持する現像剤担持体を有し、この現像剤担持体によって前記像担持体表面上の前記静電潜像を前記現像剤で現像するよう構成された複数の現像ユニットと、を備え、
前記各現像ユニットによって静電潜像を現像することにより前記像担持体に現像剤像を順次形成し、当該現像剤像を被転写材に転写して画像形成可能な画像形成装置において、
前記複数の現像ユニットのうち、少なくとも現像剤像形成順位が最上位以外の現像ユニットには、非現像時に前記現像剤担持体上に付着している現像剤を回収する回収手段が備えられ、
更に、前記複数の現像ユニットのうち現像剤像形成順位が最下位の現像ユニット以外の現像ユニットのいずれかについて、その現像剤の交換がされたことを検知する検知センサを備え、
前記検知センサの検知結果に基づき、前記現像剤の交換がされたかどうかを判断し、交換されたとの肯定判断をした場合、少なくとも、当該現像剤が交換された現像ユニットよりも下位の現像ユニットに備えられた回収手段による現像剤の回収を、否定判断をした場合よりも回収能力を高めて行う、回収動作を実行することを特徴とする画像形成装置。 - 静電潜像が表面に形成される像担持体と、
3つ以上の現像剤それぞれに対応して設けられた各現像剤を担持する現像剤担持体を有し、この現像剤担持体によって前記像担持体表面上の前記静電潜像を前記現像剤で現像するよう構成された複数の現像ユニットと、を備え、
前記各現像ユニットによって静電潜像を現像することにより前記像担持体に現像剤像を順次形成し、当該現像剤像を被転写材に転写して画像形成可能な画像形成装置において、
前記複数の現像ユニットのうち、少なくとも現像剤像形成順位が最上位以外の現像ユニットには、非現像時に前記現像剤担持体上に付着している現像剤を回収する回収手段が備えられ、
更に、前記複数の現像ユニットのうち現像剤像形成順位が最下位の現像ユニット以外の現像ユニットのいずれかについて、その現像剤の交換がされたことを検知する検知センサを備え、
前記検知センサの検知結果に基づき、前記現像剤の交換がされたかどうかを判断し、交換されたとの肯定判断をした場合、少なくとも、当該現像剤が交換された現像ユニットよりも下位の現像ユニットに備えられた回収手段による現像剤の回収を開始する、回収動作を実行することを特徴とする画像形成装置。 - 前記肯定判断をした時点から、複数枚の被記録媒体への画像形成動作を行った後に前記回収動作を実行することを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の画像形成装置。
- 前記回収動作を実行した時点から、前回よりも多い複数枚の被記録媒体への画像形成を行った後に、次の前記回収動作を実行することを特徴とする請求項5に記載の画像形成装置。
- 前記回収手段は、前記回収動作開始後から、前記画像形成を実行した被記録媒体の枚数が設定枚数に達するまでの間で前記回収動作を実行することを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれかに記載の画像形成装置。
- 前記回収手段は、前記現像時に前記現像ユニットの現像剤収容室内の現像剤を前記現像剤担持体に供給する導電体を有し、前記回収動作時には、この導電体に対して前記現像剤担持体上に付着した現像剤を回収する回収用バイアス電圧を印加することを特徴とする請求項1〜請求項7のいずれかに記載の画像形成装置。
- 前記各回収手段は、前記各現像剤担持体に接触しつつ相対的に移動することによって当該現像剤担持体上に付着している現像剤を回収可能な移動体であって、前記回収動作時には、この移動体を前記現像剤担持体に接触、または、前記移動体と前記現像剤担持体との間における、前記移動体の移動方向の接触幅を前記通常時によりも大きくすることを特徴とする請求項1〜請求項7のいずれかに記載の画像形成装置。
- 前記各回収手段は、前記各現像剤担持体に接触しつつ回転することによって当該現像剤担持体上に付着している現像剤を回収可能な回転体であって、前記回収動作時には、この回転体の回転速度を前記通常時よりも速くすることを特徴とする請求項1〜請求項7のいずれかに記載の画像形成装置。
- 前記回収手段に回収された現像剤を、更に回収する二次回収手段が設けられていることを特徴とする請求項1〜請求項10のいずれかに記載の画像形成装置。
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